KR20200059636A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present technology may comprise a semiconductor device and a method for manufacturing the same. The semiconductor device comprises: an etch stop pattern disposed on a stacked body; an insulation film extending to cover an upper surface of the etch stop pattern and a sidewall of the etch stop pattern, and having a sidewall formed with a depression; and contact plugs penetrating the insulation film. According to the present invention, the etch stop pattern can be protected by vertical parts, thereby improving stability of processes.

Description

반도체 장치 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Semiconductor device and its manufacturing method {SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 3차원 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly, to a three-dimensional semiconductor device and its manufacturing method.

반도체 장치는 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이를 포함할 수 있다. 메모리 셀 어레이는 다양한 구조로 배치된 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 반도체 장치의 집적도 향상을 위하여, 3차원 반도체 장치가 제안된 바 있다. 3차원 반도체 장치를 제조하는 동안, 다양한 원인에 의해 공정불량이 발생할 수 있다. 공정불량은 반도체 장치의 동작 신뢰성을 저하시키거나, 반도체 장치의 동작 불량을 유발하므로, 3차원 반도체 장치의 공정 불량을 개선하기 위한 방안이 요구된다.The semiconductor device may include a memory cell array including a plurality of memory cells. The memory cell array may include memory cells arranged in various structures. To improve the degree of integration of semiconductor devices, three-dimensional semiconductor devices have been proposed. During manufacturing of a 3D semiconductor device, process failure may occur due to various reasons. Process defects degrade operation reliability of a semiconductor device or cause an operation failure of a semiconductor device, and thus a method for improving a process defect of a 3D semiconductor device is required.

본 발명의 실시 예들은 반도체 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device that can improve operational reliability.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 식각정지패턴; 상기 식각정지패턴 아래에 교대로 적층된 층간 절연막들 및 도전패턴들을 포함하는 게이트 적층체; 상기 식각정지패턴 및 상기 게이트 적층체를 관통하는 채널구조들; 상기 식각정지패턴의 상면 및 상기 식각정지패턴의 측벽을 덮도록 연장되고, 오목부(depression)가 형성된 측벽을 갖는 절연막; 및 상기 채널구조들에 각각 연결되도록, 상기 절연막을 관통하는 콘택플러그들을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes an etch stop pattern; A gate stack including interlayer insulating films and conductive patterns alternately stacked under the etch stop pattern; Channel structures penetrating the etch stop pattern and the gate stack; An insulating film extending to cover the upper surface of the etch stop pattern and sidewalls of the etch stop pattern, and having a side wall formed with depressions; And contact plugs penetrating the insulating layer so as to be connected to the channel structures, respectively.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법은 교대로 적층된 제1 물질막들 및 제2 물질막들을 포함하는 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체 상에 식각정지막을 형성하는 단계; 상기 식각정지막을 관통하는 수직부들을 포함하는 절연막을 형성하는 단계; 서로 이웃한 상기 수직부들 사이의 상기 식각정지막을 관통하고, 상기 적층체를 관통하도록 연장된 슬릿을 형성하는 단계; 및 상기 슬릿을 통해 제2 물질막들을 라인패턴들로 교체하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a stack including alternately stacked first material films and second material films; Forming an etch stop film on the laminate; Forming an insulating film including vertical portions penetrating the etch stop film; Forming a slit extending through the etch stop layer between the adjacent vertical portions and extending through the stack; And replacing the second material layers with line patterns through the slits.

본 기술은 식각정지막 상에 배치된 절연막이 식각정지막을 관통하는 수직부들을 포함할 수 있도록 반도체 장치의 제조공정을 수행할 수 있다. 절연막의 수직부들은 반도체 장치의 제조공정 동안 식각정지막을 보호할 수 있고, 절연막의 수직부들에 의해 절연막의 측벽에 오목부가 형성될 수 있다.The present technology can perform a manufacturing process of a semiconductor device so that the insulating film disposed on the etch stop film may include vertical portions penetrating the etch stop film. The vertical portions of the insulating film may protect the etch stop film during the manufacturing process of the semiconductor device, and recesses may be formed on the sidewalls of the insulating film by the vertical parts of the insulating film.

수직부들에 의해 보호되어 잔류하는 식각정지막은, 절연막을 관통하는 콘택플러그를 형성하는 동안 미스 얼라인이 발생하더라도, 공정의 안정성을 높일 수 있다. 이로써, 본 기술은 공정불량을 줄이고, 반도체 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The etch stop film, which is protected by the vertical portions and remains, may increase the stability of the process even if a misalignment occurs while forming a contact plug penetrating the insulating film. Accordingly, the present technology can reduce process defects and improve operational reliability of the semiconductor device.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치들을 개략적으로 나타내는 블록도들이다.
도 2는 주변회로 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치들을 개략적으로 나타내는 사시도들이다.
도 4는 도 3c에 도시된 X영역을 확대한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 다양한 단면을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 절연막의 수직부들과 식각정지패턴들의 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 5a 및 도 5b 각각에 도시된 Y영역을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 8, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11c, 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
1A and 1B are block diagrams schematically illustrating semiconductor devices according to embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a peripheral circuit structure.
3A to 3E are perspective views schematically illustrating semiconductor devices according to embodiments of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of the area X shown in FIG. 3C.
5A and 5B show various cross-sections of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing a layout of vertical portions and etch stop patterns of an upper insulating film according to an embodiment of the present invention.
7 is an enlarged cross-sectional view of the Y region shown in FIGS. 5A and 5B, respectively.
8, 9A, 9B, 10A, 10B, 11A to 11C, 12A, and 12B are diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
13 is a block diagram showing the configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.
14 is a block diagram showing the configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 양상을 가질 수 있는 실시 예들로 구성될 수 있다. 이하에는, 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 일부 실시 예를 통해 설명하기로 한다.The technical idea of the present invention can be made of various modifications and embodiments that can have various aspects. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described through some embodiments so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice it.

본 발명의 실시 예에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, terms such as first and / or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 서술된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a described feature, number, step, action, component, part, or combination thereof exists, one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the presence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치들을 개략적으로 나타내는 블록도들이다.1A and 1B are block diagrams schematically illustrating semiconductor devices according to embodiments of the present invention.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치들 각각은 기판(SUB) 상에 배치된 주변회로 구조(PC) 및 셀 어레이(CAR)를 포함할 수 있다.1A and 1B, each of the semiconductor devices according to embodiments of the present invention may include a peripheral circuit structure (PC) and a cell array (CAR) disposed on a substrate (SUB).

기판(SUB)은 단결정 반도체막일 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)은 벌크(bulk) 실리콘 기판, 실리콘-온-인슐레이터(silicon on insulator) 기판, 게르마늄 기판, 게르마늄-온-인슐레이터(germanium on insulator) 기판, 실리콘-게르마늄 기판, 또는 선택적 에피택시얼 성장(selective epitaxial growth) 방식을 통해 형성된 에피택시얼 박막일 수 있다.The substrate SUB may be a single crystal semiconductor film. For example, the substrate SUB may be a bulk silicon substrate, a silicon-on-insulator substrate, a germanium substrate, a germanium-on-insulator substrate, a silicon-germanium substrate, or an optional It may be an epitaxial thin film formed through a selective epitaxial growth method.

셀 어레이(CAR)는 다수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 메모리 블록들 각각은 다수의 셀 스트링들을 포함할 수 있다. 셀 스트링들 각각은 비트라인, 소스라인, 워드라인들 및 셀렉트 라인들에 전기적으로 연결된다. 셀 스트링들 각각은 직렬로 연결된 메모리 셀들 및 셀렉트 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 셀렉트 라인들 각각은 그에 대응하는 셀렉트 트랜지스터의 게이트 전극으로 이용되고, 워드 라인들 각각은 그에 대응하는 메모리 셀의 게이트 전극으로 이용된다.The cell array CAR may include a plurality of memory blocks. Each of the memory blocks may include multiple cell strings. Each of the cell strings is electrically connected to bit lines, source lines, word lines and select lines. Each of the cell strings may include memory cells and select transistors connected in series. Each of the select lines is used as a gate electrode of a corresponding select transistor, and each of the word lines is used as a gate electrode of a corresponding memory cell.

주변회로 구조(PC)는 셀 어레이(CAR)와 전기적으로 연결되는 NMOS 트랜지스터들 및 PMOS 트랜지스터들, 레지스터(resistor), 및 캐패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. NMOS 및 PMOS 트랜지스터들, 레지스터, 및 캐패시터는 로우 디코더, 컬럼 디코더, 페이지 버퍼 및 제어 회로를 구성하는 소자들로 이용될 수 있다.The peripheral circuit structure PC may include NMOS transistors and PMOS transistors, resistors, and capacitors electrically connected to the cell array CAR. NMOS and PMOS transistors, registers, and capacitors can be used as the elements that make up the row decoder, column decoder, page buffer and control circuitry.

도 1a에 도시된 바와 같이, 주변회로 구조(PC)는 셀 어레이(CAR)에 중첩되지 않는 기판(SUB)의 일부 영역 상에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 1A, the peripheral circuit structure PC may be disposed on a portion of the substrate SUB not overlapping the cell array CAR.

또는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 주변회로 구조(PC)는 셀 어레이(CAR)와 기판(SUB) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 주변회로 구조(PC)는 셀 어레이(CAR)에 중첩되므로, 셀 어레이(CAR)와 주변회로 구조(PC)가 차지하는 기판(SUB)의 면적을 줄일 수 있다.Alternatively, as illustrated in FIG. 1B, the peripheral circuit structure PC may be disposed between the cell array CAR and the substrate SUB. In this case, since the peripheral circuit structure PC overlaps the cell array CAR, the area of the substrate SUB occupied by the cell array CAR and the peripheral circuit structure PC can be reduced.

도 2는 주변회로 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2에 도시된 주변회로 구조(PC)는 도 1a에 도시된 주변회로 구조에 포함되거나, 도 1b에 도시된 주변회로 구조에 포함될 수 있다.2 is a cross-sectional view schematically showing a peripheral circuit structure. The peripheral circuit structure PC shown in FIG. 2 may be included in the peripheral circuit structure shown in FIG. 1A or may be included in the peripheral circuit structure shown in FIG. 1B.

도 2를 참조하면, 주변회로 구조(PC)는 주변 게이트 전극들(PG), 주변 게이트 절연막(PGI), 정션들(Jn), 주변 회로 배선들(PCL), 주변 콘택플러그들(PCP), 및 주변회로 절연막(PIL)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the peripheral circuit structure PC includes peripheral gate electrodes PG, peripheral gate insulating layer PGI, junctions Jn, peripheral circuit wirings PCL, and peripheral contact plugs PCP, And a peripheral circuit insulating layer (PIL).

주변 게이트 전극들(PG)은 주변회로 구조(PC)의 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극들로 이용될 수 있다. 주변 게이트 절연막(PGI)은 주변 게이트 전극들(PG) 각각과 기판(SUB) 사이에 배치된다.The peripheral gate electrodes PG may be used as NMOS transistors of the peripheral circuit structure PC and gate electrodes of the PMOS transistors. The peripheral gate insulating layer PGI is disposed between each of the peripheral gate electrodes PG and the substrate SUB.

정션들(Jn)은 기판(SUB)의 활성영역 내부에 n형 또는 p형 불순물을 주입하여 정의된 영역으로서, 주변 게이트 전극들(PG) 각각의 양측에 배치되어 소스 정션 또는 드레인 정션으로 이용된다. 기판(SUB)의 활성영역은 기판(SUB) 내부에 형성된 소자분리막(isolation layer: ISO)에 의해 구획될 수 있다. 소자분리막(ISO)은 절연물로 형성된다.Junctions Jn are regions defined by injecting n-type or p-type impurities into the active region of the substrate SUB, and are disposed on both sides of each of the peripheral gate electrodes PG to be used as a source junction or a drain junction. . The active region of the substrate SUB may be partitioned by an isolation layer (ISO) formed inside the substrate SUB. The device isolation layer ISO is formed of an insulating material.

주변회로 배선들(PCL)은 주변 콘택플러그들(PCP)을 통해 주변회로 구조(PC)의 회로에 전기적으로 연결될 수 있다.The peripheral circuit wirings PCL may be electrically connected to circuits of the peripheral circuit structure PC through the peripheral contact plugs PCP.

주변회로 절연막(PIL)은 주변회로 구조(PC)의 회로, 주변 회로 배선들(PCL) 및 주변 콘택플러그들(PCP)을 덮을 수 있다. 주변회로 절연막(PIL)은 다층으로 적층된 절연막들을 포함할 수 있다.The peripheral circuit insulating layer PIL may cover circuits of the peripheral circuit structure PC, peripheral circuit wirings PCL, and peripheral contact plugs PCP. The peripheral circuit insulating layer PIL may include insulating layers stacked in multiple layers.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치들을 개략적으로 나타내는 사시도들이다. 도 3a 내지 도 3e에서 절연막들의 도시는 생략되었다.3A to 3E are perspective views schematically illustrating semiconductor devices according to embodiments of the present invention. 3A to 3E, illustration of insulating films is omitted.

도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 다수의 메모리 스트링들(CST)을 포함할 수 있다. 메모리 스트링들(CST)은 채널구조들(CH)을 따라 배열된 메모리 셀들 및 셀렉트 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 스트링들(CST) 각각은 그에 대응하는 채널구조(CH)에 의해 직렬로 연결된 메모리 셀들 및 셀렉트 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 메모리 스트링들(CST) 각각의 메모리 셀들은 반도체 장치의 집적도 향상을 위해, 3차원 구조로 배열될 수 있다.3A to 3E, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a plurality of memory strings CST. The memory strings CST may include memory cells and select transistors arranged along the channel structures CH. For example, each of the memory strings CST may include memory cells and select transistors connected in series by a corresponding channel structure CH. The memory cells of each of the memory strings CST may be arranged in a three-dimensional structure to improve the degree of integration of the semiconductor device.

채널구조들(CH) 각각은 제1 방향(I)으로 연장되고, 그에 대응하는 비트라인(BL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 비트라인(BL)은 제1 방향(I)에 교차되는 수평면에서 제2 방향(Ⅱ)으로 연장될 수 있다. 비트라인(BL)은 콘택플러그(DCT)를 경유하여 그에 대응하는 채널구조(CH)에 연결될 수 있다. 콘택플러그(DCT)는 비트라인(BL)에 직접 접촉되어 그에 대응하는 채널구조(CH)를 향해 연장될 수 있다.Each of the channel structures CH extends in the first direction I and may be electrically connected to a bit line BL corresponding thereto. The bit line BL may extend in a second direction II in a horizontal plane intersecting the first direction I. The bit line BL may be connected to a channel structure CH corresponding to the contact plug DCT. The contact plug DCT may directly contact the bit line BL and extend toward the corresponding channel structure CH.

메모리 셀들의 게이트들 및 셀렉트 트랜지스터들의 게이트들은 제1 방향(I)으로 이격되어 적층된 도전패턴들(CP1 내지 CPn)에 연결될 수 있다. 도전패턴들(CP1 내지 CPn)은 워드 라인들(WL), 소스 셀렉트 라인들(SSL) 및 드레인 셀렉트 라인들(DSL)로 이용될 수 있다. 도전패턴들(CP1 내지 CPn)은 제1 방향(I)으로 순차로 적층되고 서로 이격된 첫번째층으로부터 n번째층에 각각 배치될 수 있다. 첫번째층은 비트라인(BL)으로부터 가장 멀리 배치된 층으로 정의하고, n번째층은 비트라인(BL)에 가장 가깝게 배치된 층으로 정의한다.The gates of the memory cells and the gates of the select transistors may be spaced apart in the first direction I and connected to the stacked conductive patterns CP1 to CPn. The conductive patterns CP1 to CPn may be used as word lines WL, source select lines SSL and drain select lines DSL. The conductive patterns CP1 to CPn may be sequentially stacked in the first direction I and disposed on the n-th layer from the first layer spaced apart from each other. The first layer is defined as the layer disposed farthest from the bit line BL, and the n-th layer is defined as the layer disposed closest to the bit line BL.

채널구조들(CH)은 n번째층에 배치된 제n 패턴들(CPn)보다 비트라인(BL)을 향하여 돌출된다.The channel structures CH protrude toward the bit line BL than the n-th patterns CPn disposed on the n-th layer.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 도전패턴들(CP1 내지 CPn) 중 적어도 제n 패턴들(CPn)은 드레인 셀렉트 라인들(DSL)로 이용될 수 있다. 본 발명은 이에 제한되지 않고, 두개 층 이상에 배치된 도전패턴들이 드레인 셀렉트 라인들(DSL)로 이용될 수 있다. 일 실시 예로서, 제n 패턴들(CPn)과 n-1번째 층에 배치된 제n-1 패턴들(CPn-1)이 드레인 셀렉트 라인들(DSL)로 이용될 수 있다.3A to 3D, at least n-th patterns CPn of the conductive patterns CP1 to CPn may be used as drain select lines DSL. The present invention is not limited to this, and conductive patterns disposed on two or more layers may be used as drain select lines DSL. As an example, the n-th patterns CPn and the n-1th patterns CPn-1 disposed on the n-1th layer may be used as drain select lines DSL.

도전패턴들(CP1 내지 CPn) 중 적어도 첫번째층에 배치된 제1 패턴들(CP1)은 소스 셀렉트 라인들(SSL)로 이용될 수 있다. 본 발명은 이에 제한되지 않고, 두개 층 이상에 배치된 도전패턴들이 소스 셀렉트 라인들(SSL)로 이용될 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 패턴들(CP1) 및 두번째 층에 배치된 제2 패턴들(CP2)이 소스 셀렉트 라인들(SSL)로 이용될 수 있다.The first patterns CP1 disposed on at least the first layer of the conductive patterns CP1 to CPn may be used as source select lines SSL. The present invention is not limited to this, and conductive patterns disposed on two or more layers may be used as source select lines SSL. As an example, the first patterns CP1 and the second patterns CP2 disposed on the second layer may be used as source select lines SSL.

드레인 셀렉트 라인들(DSL)과 소스 셀렉트 라인들(SSL) 사이에 배치된 도전패턴들(예를 들어 CP3 내지 CPn-2)은 워드라인들(WL)로 이용될 수 있다.Conductive patterns (for example, CP3 to CPn-2) disposed between the drain select lines DSL and the source select lines SSL may be used as word lines WL.

도전패턴들(CP1 내지 CPn)은 각층에서 제1 슬릿(SI1)에 의해 서로 분리될 수 있다. 드레인 셀렉트 라인들(DSL)은 각층에서 제1 슬릿(SI1) 뿐 아니라, 제2 슬릿(SI2)에 의해 서로 분리될 수 있다. 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도면에 도시되진 않았으나, 일 실시 예로서, 소스 셀렉트 라인들(SSL)은 각층에서 제1 슬릿(SI1) 뿐 아니라, 제3 슬릿에 의해 서로 분리될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 일 실시 예로서, 제2 슬릿(SI2)은 생략될 수 있다.The conductive patterns CP1 to CPn may be separated from each other by a first slit SI1 in each layer. The drain select lines DSL may be separated from each other by the second slits SI2 as well as the first slits SI1 in each layer. The present invention is not limited to this. Although not shown in the drawing, as an embodiment, the source select lines SSL may be separated from each other by the third slit as well as the first slit SI1 in each layer. Although not shown in the drawing, as an embodiment, the second slit SI2 may be omitted.

상술한 제2 슬릿(SI2) 및 제3 슬릿은 워드 라인들(WL) 각 층에 중첩될 수 있고, 워드 라인들(WL)을 관통하지 않는 깊이로 형성될 수 있다.The above-described second slits SI2 and the third slits may overlap each layer of the word lines WL, and may be formed to a depth not penetrating the word lines WL.

제1 슬릿(SI1) 및 제2 슬릿(SI2)은 수평면에서 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장될 수 있다. 제3 방향(Ⅲ)은 제1 방향(I)과 제2 방향(Ⅱ)에 교차되는 방향으로 정의된다.The first slits SI1 and the second slits SI2 may extend in a third direction (III) in a horizontal plane. The third direction (III) is defined as a direction intersecting the first direction (I) and the second direction (II).

워드 라인들(WL) 각각에 공유되는 채널구조들(CH)은 서로 다른 드레인 셀렉트 라인들(DSL)에 의해 제어되는 2이상의 그룹들로 분리될 수 있다. 일 실시 예로서, 드레인 셀렉트 라인들(DSL)은 제2 슬릿(SI2)에 의해 서로 분리된 제1 드레인 셀렉트 라인 및 제2 드레인 셀렉트 라인을 포함할 수 있다. 이 경우, 워드 라인들(WL) 각각에 공유되는 채널구조들(CH)은 제1 드레인 셀렉트 라인에 의해 제어되는 제1 그룹과 제2 드레인 셀렉트 라인에 의해 제어되는 제2 그룹으로 구분될 수 있다.The channel structures CH shared in each of the word lines WL may be divided into two or more groups controlled by different drain select lines DSL. As an embodiment, the drain select lines DSL may include a first drain select line and a second drain select line separated from each other by the second slit SI2. In this case, the channel structures CH shared in each of the word lines WL may be divided into a first group controlled by the first drain select line and a second group controlled by the second drain select line. .

워드 라인들(WL), 드레인 셀렉트 라인들(DSL) 및 소스 셀렉트 라인들(SSL) 각각은 1열 이상의 채널구조들(CH)을 공통으로 감쌀 수 있다.Each of the word lines WL, the drain select lines DSL, and the source select lines SSL may commonly wrap one or more channel structures CH.

채널구조들(CH)의 배열은 지그재그 형상을 형성할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 채널구조들(CH)은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)으로 나란하게 배열될 수 있다.The arrangement of the channel structures CH may form a zigzag shape. The embodiment of the present invention is not limited to this. As an embodiment, the channel structures CH may be arranged side by side in the second direction (II) and the third direction (III).

동일층에 배치된 드레인 셀렉트 라인들(DSL)은 제1 슬릿(SI1) 및 제2 슬릿(SI2)에 의해 서로 분리될 수 있다. 워드 라인들(WL) 각각은 제2 슬릿(SI2)에 의해 관통되지 않고, 제2 슬릿(SI2)에 중첩되도록 연장될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 동일층에 배치된 소스 셀렉트 라인들(SSL)은 제1 슬릿(SI1) 뿐 아니라, 제3 슬릿에 의해 서로 분리될 수 있다. 이 경우, 워드 라인들(WL) 각각은 제3 슬릿에 의해 관통되지 않고, 제3 슬릿에 중첩되도록 연장될 수 있다.The drain select lines DSL disposed on the same layer may be separated from each other by the first slit SI1 and the second slit SI2. Each of the word lines WL is not penetrated by the second slit SI2, but may be extended to overlap the second slit SI2. Although not shown in the drawing, the source select lines SSL disposed on the same layer may be separated from each other by the third slits as well as the first slits SI1. In this case, each of the word lines WL is not penetrated by the third slit, but may be extended to overlap the third slit.

도 3a, 도 3b 및 도 3d를 참조하면, 채널구조들(CH) 각각은 드레인 셀렉트 라인들(DSL), 워드 라인들(WL) 및 소스 셀렉트 라인들(SSL)을 관통할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 채널구조들(CH) 각각은 드레인 셀렉트 라인들(DSL) 및 워드 라인들(WL)을 관통할 수 있다.3A, 3B, and 3D, each of the channel structures CH may pass through the drain select lines DSL, word lines WL, and source select lines SSL. Referring to FIG. 3C, each of the channel structures CH may pass through the drain select lines DSL and word lines WL.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 채널구조들(CH)은 도전패턴들(CP1 내지 CPn) 아래에 배치된 소스막(SL)에 직접 연결될 수 있다. 소스막(SL)은 다양한 구조로 형성될 수 있다.3A and 3B, the channel structures CH may be directly connected to the source layer SL disposed under the conductive patterns CP1 to CPn. The source film SL may be formed in various structures.

도 3a를 참조하면, 소스막(SL)은 채널구조들(CH) 각각의 바닥면에 접촉될 수 있다. 소스막(SL)은 소스 도펀트를 포함하는 도프트 반도체막으로 형성될 수 있다. 소스 도펀트는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 소스막(SL)은 도 1a를 참조하여 설명한 기판(SUB)의 표면으로부터 기판(SUB) 내부를 향해 소스 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다. 일 실시 예로서, 소스막(SL)은 도 1b를 참조하여 설명한 기판(SUB) 상에 도프트 반도체막을 증착하여 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(SUB)과 도프트 반도체막 사이에 절연막이 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 반도체막은 도프트 실리콘을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A, the source layer SL may contact the bottom surface of each of the channel structures CH. The source film SL may be formed of a doped semiconductor film including a source dopant. The source dopant may include n-type impurities. As an example, the source layer SL may be formed by injecting a source dopant from the surface of the substrate SUB described with reference to FIG. 1A toward the inside of the substrate SUB. As an example, the source film SL may be formed by depositing a doped semiconductor film on the substrate SUB described with reference to FIG. 1B. In this case, an insulating film may be disposed between the substrate SUB and the doped semiconductor film. As an embodiment, the doped semiconductor film may include doped silicon.

채널구조들(CH) 각각은 소스막(SL)의 상면에 접촉되고, 도전패턴들(CP1 내지 CPn)을 관통하고, 비트라인(BL)을 향해 제1 방향(I)으로 연장될 수 있다. 채널구조들(CH) 각각의 측벽은 다층막(ML)으로 둘러싸일 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 채널구조(CH)의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 채널구조들(CH) 각각의 상면 및 바닥면은 다층막(ML)으로 차단되지 않고, 개구될 수 있다.Each of the channel structures CH may contact the top surface of the source layer SL, penetrate the conductive patterns CP1 to CPn, and extend in the first direction I toward the bit line BL. The sidewalls of each of the channel structures CH may be surrounded by a multilayer film ML. The multilayer film ML may extend along sidewalls of the corresponding channel structure CH. The top and bottom surfaces of each of the channel structures CH may be opened without being blocked by the multilayer film ML.

도 3b를 참조하면, 채널구조들(CH)은 도전패턴들(CP1 내지 CPn)을 관통하고소스막(SL)의 내부로 연장될 수 있다. 채널구조들(CH) 각각의 측벽 일부는 소스막(SL)에 접촉될 수 있다.Referring to FIG. 3B, the channel structures CH may pass through the conductive patterns CP1 to CPn and extend into the source layer SL. A portion of the sidewalls of each of the channel structures CH may contact the source layer SL.

소스막(SL)은 제1 소스막(SL1) 및 콘택 소스막(CTS)을 포함할 수 있다. 소스막(SL)은 제2 소스막(SL2)을 더 포함할 수 있다. 채널구조들(CH)은 제2 소스막(SL2) 및 콘택 소스막(CTS)을 관통하고, 제1 소스막(SL1) 내부로 연장될 수 있다.The source layer SL may include a first source layer SL1 and a contact source layer CTS. The source layer SL may further include a second source layer SL2. The channel structures CH may pass through the second source layer SL2 and the contact source layer CTS, and may extend into the first source layer SL1.

제1 소스막(SL1)은 채널구조들(CH) 각각의 하단을 감쌀 수 있다. 제1 소스막(SL1)은 소스 도펀트를 포함하는 도프트 반도체막으로 형성될 수 있다. 소스 도펀트는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 소스막(SL1)은 도 1a를 참조하여 설명한 기판(SUB)의 표면으로부터 기판(SUB) 내부를 향해 소스 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 소스막(SL1)은 도 1b를 참조하여 설명한 기판(SUB) 상에 도프트 반도체막을 증착하여 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(SUB)과 도프트 반도체막 사이에 절연막이 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 반도체막은 도프트 실리콘을 포함할 수 있다.The first source layer SL1 may cover the bottom of each of the channel structures CH. The first source film SL1 may be formed of a doped semiconductor film including a source dopant. The source dopant may include n-type impurities. As an example, the first source layer SL1 may be formed by injecting a source dopant from the surface of the substrate SUB described with reference to FIG. 1A toward the inside of the substrate SUB. As an example, the first source film SL1 may be formed by depositing a doped semiconductor film on the substrate SUB described with reference to FIG. 1B. In this case, an insulating film may be disposed between the substrate SUB and the doped semiconductor film. As an embodiment, the doped semiconductor film may include doped silicon.

콘택 소스막(CTS)은 제1 소스막(SL1) 상에 배치되고, 제1 소스막(SL1)의 상면에 접촉될 수 있다. 콘택 소스막(CTS)은 채널구조들(CH) 각각의 측벽 일부에 접촉되고, 채널구조들(CH)을 감싼다.The contact source layer CTS is disposed on the first source layer SL1 and may contact the top surface of the first source layer SL1. The contact source layer CTS is in contact with a part of the sidewalls of each of the channel structures CH and surrounds the channel structures CH.

채널구조들(CH) 각각의 측벽을 따라 연장된 다층막은 콘택 소스막(CTS)에 의해 제1 다층패턴(ML1) 및 제2 다층패턴(ML2)으로 분리될 수 있다. 제1 다층패턴(ML1)은 채널구조들(CH) 각각의 상단을 감싸는 패턴으로 정의하고, 제2 다층패턴(ML2)은 제1 소스막(SL1)과 각각의 채널구조(CH) 사이에 배치된 패턴으로 정의한다.The multi-layer film extending along the sidewalls of each of the channel structures CH may be separated into a first multi-layer pattern ML1 and a second multi-layer pattern ML2 by a contact source film CTS. The first multi-layer pattern ML1 is defined as a pattern surrounding the top of each of the channel structures CH, and the second multi-layer pattern ML2 is disposed between the first source layer SL1 and each channel structure CH. Is defined as a pattern.

제2 소스막(SL2)은 콘택 소스막(CTS)과 소스 셀렉트 라인(SSL) 사이에 배치될 수 있다. 제2 소스막(SL2)은 제1 다층 패턴(ML1)을 감싸도록 형성될 수 있다. 제2 소스막(SL2)은 경우에 따라 생략될 수 있다. 제2 소스막(SL2)은 제1 슬릿(SI1)에 의해 관통될 수 있다.The second source layer SL2 may be disposed between the contact source layer CTS and the source select line SSL. The second source layer SL2 may be formed to surround the first multi-layer pattern ML1. The second source layer SL2 may be omitted in some cases. The second source layer SL2 may be penetrated by the first slit SI1.

상술한 콘택 소스막(CTS) 및 제2 소스막(SL2) 각각은 소스 도펀트를 포함하는 도프트 반도체막으로 형성될 수 있다. 소스 도펀트는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 반도체막은 도프트 실리콘막을 포함할 수 있다.Each of the contact source film CTS and the second source film SL2 described above may be formed of a doped semiconductor film including a source dopant. The source dopant may include n-type impurities. As an embodiment, the doped semiconductor film may include a doped silicon film.

도 4는 도 3c에 도시된 X영역을 확대한 도면이다.FIG. 4 is an enlarged view of the area X shown in FIG. 3C.

도 3c 및 도 4를 참조하면, 채널구조들(CH) 각각은 그에 대응하는 하부 채널구조(LPC)에 연결될 수 있다.3C and 4, each of the channel structures CH may be connected to a corresponding lower channel structure LPC.

하부 채널구조(LPC)는 그에 대응하는 채널구조(CH) 아래에 연결된다. 각각의 채널구조(CH)는 다층막(ML)으로 둘러싸일 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 채널구조(CH)의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 채널구조(CH)의 상면 및 바닥면은 다층막(ML)으로 차단되지 않고, 개구된다.The lower channel structure LPC is connected under the corresponding channel structure CH. Each channel structure CH may be surrounded by a multilayer film ML. The multilayer film ML may extend along sidewalls of the corresponding channel structure CH. The top and bottom surfaces of the channel structure CH are not blocked by the multilayer film ML, but are opened.

하부 채널구조(LPC)는 워드 라인들(WL) 아래에 배치된 적어도 하나의 소스 셀렉트 라인들(SSL)을 관통한다. 하부 채널구조(LPC)의 측벽은 게이트 절연막(GI)으로 둘러싸일 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 하부 채널구조(LPC)의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 하부 채널구조(LPC)의 상면 및 바닥면은 게이트 절연막(GI)으로 차단되지 않고, 개구될 수 있다.The lower channel structure LPC penetrates at least one source select line SSL disposed under the word lines WL. The sidewall of the lower channel structure LPC may be surrounded by a gate insulating layer GI. The gate insulating layer GI may extend along sidewalls of the lower channel structure LPC. The top and bottom surfaces of the lower channel structure LPC may be opened without being blocked by the gate insulating layer GI.

소스막(SL)은 하부 채널구조(LPC)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 소스막(SL)은 도 3a를 참조하여 설명한 소스막(SL)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.The source film SL may contact the bottom surface of the lower channel structure LPC. The source film SL may be formed of the same material as the source film SL described with reference to FIG. 3A.

도 3d를 참조하면, 채널구조들(CH) 각각은 도전패턴들(CP1 내지 CPn)을 관통하는 기둥부들(PL)과 기둥부들(PL)로부터 수평방향으로 연장된 수평부(HP)를 포함할 수 있다. 채널구조들(CH)의 수평부들(HP)은 제1 패턴들(CP1)의 하부면들에 나란하게 연장될 수 있다. 수평부들(HP)은 제1 슬릿(SI1)으로부터 연장된 슬릿 연장부(SIE)에 의해 서로 분리될 수 있다. 수평부들(HP) 아래에 도프트 영역(DA)이 배치될 수 있다. 다시 말해, 수평부들(HP)은 도프트 영역(DA)과 제1 패턴들(CP1) 사이에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3D, each of the channel structures CH includes pillars PL passing through the conductive patterns CP1 to CPn and a horizontal portion HP extending in a horizontal direction from the pillars PL. Can be. The horizontal portions HP of the channel structures CH may extend in parallel to the lower surfaces of the first patterns CP1. The horizontal parts HP may be separated from each other by a slit extension SIE extending from the first slit SI1. The doped area DA may be disposed under the horizontal parts HP. In other words, the horizontal parts HP may be disposed between the doped area DA and the first patterns CP1.

일 실시 예로서, 도프트 영역(DA)은 웰 도펀트를 포함하는 도프트 반도체막으로 형성될 수 있다. 웰 도펀트는 p형 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 영역(DA)은 도 1a를 참조하여 설명한 기판(SUB)의 표면으로부터 일부 두께로 웰 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 영역(DA)은 도 1b를 참조하여 설명한 기판(SUB) 상에 도프트 반도체막을 증착하여 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(SUB)과 도프트 반도체막 사이에 절연막이 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 도프트 반도체막은 도프트 실리콘을 포함할 수 있다.As an example, the doped region DA may be formed of a doped semiconductor film including a well dopant. The well dopant may contain p-type impurities. As an example, the doped region DA may be formed by injecting a well dopant with a partial thickness from the surface of the substrate SUB described with reference to FIG. 1A. As an example, the doped region DA may be formed by depositing a doped semiconductor film on the substrate SUB described with reference to FIG. 1B. In this case, an insulating film may be disposed between the substrate SUB and the doped semiconductor film. As an embodiment, the doped semiconductor film may include doped silicon.

기둥부들(PL) 각각의 측벽은 다층막(ML)으로 둘러싸일 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 수평부(HP)와 제1 패턴(CP1) 사이로 연장될 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 수평부(HP)와 도프트 영역(DA) 사이로 연장될 수 있다.The side walls of each of the pillar parts PL may be surrounded by a multilayer film ML. The multilayer film ML may extend between the horizontal portion HP and the first pattern CP1 corresponding thereto. The multilayer film ML may extend between the horizontal portion HP and the doped region DA corresponding thereto.

도 3e를 참조하면, 도전패턴들(CP1 내지 CPn)은 제1 슬릿(SI1)에 의해 소스측 도전패턴들(CP_S) 및 드레인측 도전패턴들(CP_D)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 3E, the conductive patterns CP1 to CPn may be divided into source-side conductive patterns CP_S and drain-side conductive patterns CP_D by the first slit SI1.

소스측 도전패턴들(CP_S) 중 적어도 n번째층에 배치된 소스측 제n 패턴(CPn)은 소스 셀렉트 라인(SSL)으로 이용될 수 있다. 본 발명은 이에 제한되지 않고, 두개층 이상에 배치된 도전패턴들 각각이 소스 셀렉트 라인(SSL)으로 이용될 수 있다. 일 실시 예로서, 소스측 도전패턴들(CP_S) 중 n번째층과 n-1번째층에 각각 배치된 소스측 제n 패턴(CPn) 및 소스측 제n-1 패턴(CPn-1)이 각각 소스 셀렉트 라인(SSL)으로 이용될 수 있다. 소스측 도전패턴들(CP_S) 중 소스 셀렉트 라인(SSL) 아래에 배치된 도전패턴들(예를 들어 CP1 내지 CPn-2)은 소스측 워드라인들(WL_S)로 이용될 수 있다.The source-side n-th pattern CPn disposed on at least the n-th layer among the source-side conductive patterns CP_S may be used as the source select line SSL. The present invention is not limited thereto, and each of the conductive patterns disposed on two or more layers may be used as a source select line (SSL). As an example, among the source-side conductive patterns CP_S, the source-side n-th pattern CPn and the source-side n-1 pattern CPn-1 disposed on the n-th layer and the n-1-th layer, respectively, respectively. It can be used as a source select line (SSL). Among the source-side conductive patterns CP_S, conductive patterns (for example, CP1 to CPn-2) disposed under the source select line SSL may be used as source-side word lines WL_S.

드레인측 도전패턴들(CP_D) 중 적어도 n번째층에 배치된 드레인측 제n 패턴(CPn)은 드레인 셀렉트 라인(DSL)으로 이용될 수 있다. 본 발명은 이에 제한되지 않고, 두개층 이상에 배치된 도전패턴들 각각이 드레인 셀렉트 라인(DSL)으로 이용될 수 있다. 일 실시 예로서, 드레인측 도전패턴들(CP_D) 중 n번째층과 n-1번째층에 각각 배치된 드레인측 제n 패턴(CPn) 및 드레인측 제n-1 패턴(CPn-1)이 각각 드레인 셀렉트 라인(DSL)으로 이용될 수 있다. 드레인측 도전패턴들(CP_D) 중 드레인 셀렉트 라인(DSL) 아래에 배치된 도전패턴들(예를 들어 CP1 내지 CPn-2)은 워드라인들(WL_D)로 이용될 수 있다.The drain-side n-th pattern CPn disposed on at least the n-th layer of the drain-side conductive patterns CP_D may be used as a drain select line DSL. The present invention is not limited to this, and each of the conductive patterns disposed on two or more layers may be used as the drain select line DSL. As an example, among the drain-side conductive patterns CP_D, the drain-side n-th pattern CPn and the drain-side n-1 pattern CPn-1 disposed on the n-th layer and the n-1-th layer, respectively, respectively. It can be used as a drain select line (DSL). The conductive patterns (for example, CP1 to CPn-2) disposed under the drain select line DSL among the drain-side conductive patterns CP_D may be used as word lines WL_D.

소스측 도전패턴들(CP_S) 위에 공통 소스 라인(CSL)이 배치될 수 있다. 공통 소스 라인(CSL)은 비트라인(BL)과 다른층에 배치된다. 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL)은 도전물로 형성되고, 서로 이격된다. 예를 들어, 공통 소스 라인(CSL)은 비트라인(BL)과 소스측 도전패턴들(CP_S) 사이에 배치될 수 있다.The common source line CSL may be disposed on the source-side conductive patterns CP_S. The common source line CSL is disposed on a different layer from the bit line BL. The common source line CSL and the bit line BL are formed of a conductive material and are spaced apart from each other. For example, the common source line CSL may be disposed between the bit line BL and the source-side conductive patterns CP_S.

채널구조들(CH) 각각은 소스측 기둥(S_PL), 드레인측 기둥(D_PL) 및 수평부(HP)를 포함할 수 있다. 드레인측 기둥(D_PL)은 비트라인(BL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 드레인측 기둥(D_PL)은 드레인측 도전패턴들(CP_D)을 관통하도록 연장되고 수평부(HP)에 연결된다. 소스측 기둥(S_PL)은 공통 소스 라인(CSL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 소스측 기둥(S_PL)은 소스측 도전패턴들(CP_S)을 관통하도록 연장되고 수평부(HP)에 연결된다. 수평부(HP)는 파이프 게이트(PG) 내부에 매립된다. 소스측 기둥(S_PL) 및 드레인측 기둥(D_PL)은 수평부(HP)로부터 제1 방향(I)을 따라 연장된다. 파이프 게이트(PG)는 소스측 도전패턴들(CP_S) 및 드레인측 도전패턴들(CP_D) 아래에 배치되고, 수평부(HP)를 감싸도록 형성될 수 있다. 파이프 게이트(PG)는 파이프 트랜지스터의 게이트로 이용될 수 있다. 파이프 트랜지스터는 파이프 게이트(PG)에 전송되는 신호에 따라 소스측 기둥(S_PL) 및 드레인측 기둥(D_PL)을 수평부(HP)를 통해 전기적으로 연결할 수 있다.Each of the channel structures CH may include a source side pillar S_PL, a drain side pillar D_PL, and a horizontal portion HP. The drain-side pillar D_PL may be electrically connected to the bit line BL. The drain-side pillar D_PL extends through the drain-side conductive patterns CP_D and is connected to the horizontal portion HP. The source side pillar S_PL may be electrically connected to the common source line CSL. The source side pillar S_PL extends through the source side conductive patterns CP_S and is connected to the horizontal portion HP. The horizontal portion HP is embedded in the pipe gate PG. The source side pillar S_PL and the drain side pillar D_PL extend from the horizontal portion HP along the first direction I. The pipe gate PG is disposed under the source-side conductive patterns CP_S and the drain-side conductive patterns CP_D, and may be formed to surround the horizontal portion HP. The pipe gate PG may be used as a gate of the pipe transistor. The pipe transistor may electrically connect the source-side pillar S_PL and the drain-side pillar D_PL according to the signal transmitted to the pipe gate PG through the horizontal portion HP.

채널구조들(CH) 각각의 외벽은 다층막(ML)으로 둘러싸일 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 채널구조(CH)의 드레인측 기둥(D_PL), 수평부(HP) 및 소스측 기둥(S_PL)의 외벽들을 따라 연장된다.The outer walls of each of the channel structures CH may be surrounded by a multilayer film ML. The multilayer film ML extends along the outer walls of the drain-side pillar D_PL, the horizontal portion HP, and the source-side pillar S_PL of the corresponding channel structure CH.

제1 슬릿(SI1)은 제2 방향(Ⅱ)으로 서로 이웃한 소스측 도전패턴들(CP_S)과 드레인측 도전패턴들(CP_D) 사이에 배치되고, 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장될 수 있다. 소스측 도전패턴들(CP_S), 드레인측 도전패턴들(CP_D), 및 공통 소스 라인(CSL) 각각은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장된 라인형으로 형성될 수 있다.The first slit SI1 is disposed between the source-side conductive patterns CP_S and the drain-side conductive patterns CP_D adjacent to each other in the second direction II and may extend along the third direction III. have. Each of the source-side conductive patterns CP_S, the drain-side conductive patterns CP_D, and the common source line CSL may be formed in a line shape extending along the third direction III.

도 3a 내지 도 3e를 참조하여 상술한 워드라인들(WL, WL_D 또는 WL_S)은 메모리 셀들의 게이트들로 이용되고, 드레인 셀렉트 라인들(DSL) 각각은 드레인 셀렉트 트랜지스터의 게이트로 이용되고, 소스 셀렉트 라인들(SSL) 각각은 소스 셀렉트 트랜지스터의 게이트로 이용된다. 다층막(ML, ML1 또는 ML2)은 데이터를 저장하는 데이터 저장막을 포함할 수 있다.The word lines WL, WL_D or WL_S described above with reference to FIGS. 3A to 3E are used as gates of memory cells, and each of the drain select lines DSL is used as a gate of a drain select transistor, and source select Each of the lines SSL is used as a gate of a source select transistor. The multilayer layer ML, ML1, or ML2 may include a data storage layer that stores data.

도 3a 내지 도 3e에 도시된 채널구조들(CH) 각각은 제n 패턴들(CPn)보다 비트라인(BL)을 향하여 돌출된 상단을 포함한다. 콘택플러그(DCT)와 그에 대응하는 제n 패턴(CPn) 사이의 이격거리는 각 채널구조(CH)의 상단 길이에 비례한다. 각 채널구조(CH)의 상단 길이는 반도체 장치의 디자인 룰에 따라 다양하게 설계될 수 있으며, 공정마진을 고려하여 설계될 수 있다.Each of the channel structures CH illustrated in FIGS. 3A to 3E includes an upper end protruding toward the bit line BL than the n-th patterns CPn. The separation distance between the contact plug DCT and the corresponding n-th pattern CPn is proportional to the upper length of each channel structure CH. The upper length of each channel structure CH may be variously designed according to the design rules of the semiconductor device, and may be designed in consideration of a process margin.

콘택플러그(DCT)의 미스 얼라인에 따른 공정불량은 각 채널구조(CH)의 상단을 감싸도록 형성된 식각정지패턴에 의해 방지될 수 있다. 이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 각 채널구조(CH)의 상단을 감싸는 식각정지패턴에 대해 설명한다.Poor process due to misalignment of the contact plug (DCT) can be prevented by an etch stop pattern formed to surround the top of each channel structure (CH). Hereinafter, an etch stop pattern surrounding the upper end of each channel structure CH will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 다양한 단면을 나타낸다.5A and 5B show various cross-sections of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 게이트 적층체들(GST)을 포함한다. 게이트 적층체들(GST)은 식각정지패턴들(ES) 아래에 배치될 수 있다. 다시말해, 식각정지패턴들(ES)은 게이트 적층체들(GST) 상에 배치될 수 있다. 게이트 적층체들(GST) 각각은 제1 방향(I)으로 교대로 적층된 층간 절연막들(ILD) 및 도전패턴들(CPk 내지 CPn)을 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b 각각은 게이트 적층체들(GST) 각각의 상부를 구성하는 층간 절연막들(ILD) 및 도전패턴들(CPk 내지 CPn)을 나타낸다. 도 5a 및 도 5b 각각에 도시된 도전패턴들(CPk 내지 CPn)은 도 3a 내지 도 3e 각각에 도시된 도전패턴들(CP1 내지 CPn) 중 제k 패턴(CPk) 내지 제n 패턴(CPn)에 대응된다. 제k 패턴(CPk)은 도 3a 내지 도 3e 각각에 도시된 도전패턴들(CP1 내지 CPn) 중 k번째 층에 배치된 패턴이다. 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 적층체들(GST) 각각은 도 3a 내지 도 3e 각각에 도시된 도전패턴들(CP1 내지 CPn) 중 k-1번째 층에 배치된 제k-1 패턴으로부터 제1 패턴(CPk-1 내지 CP1)을 더 포함할 수 있다.5A and 5B, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention includes gate stacks GST. The gate stacks GST may be disposed under the etch stop patterns ES. In other words, the etch stop patterns ES may be disposed on the gate stacks GST. Each of the gate stacks GST may include interlayer insulating layers ILD and conductive patterns CPk to CPn stacked alternately in the first direction I. 5A and 5B respectively show interlayer insulating layers ILD and conductive patterns CPk to CPn constituting the upper portion of each of the gate stacks GST. The conductive patterns CPk to CPn shown in each of FIGS. 5A and 5B are the kth patterns CPk to nth pattern CPn among the conductive patterns CP1 to CPn shown in FIGS. 3A to 3E, respectively. Correspond. The k-th pattern CPk is a pattern disposed on the k-th layer among the conductive patterns CP1 to CPn shown in FIGS. 3A to 3E, respectively. Each of the gate stacks GST according to an embodiment of the present invention is first from the k-1 pattern disposed on the k-1th layer among the conductive patterns CP1 to CPn shown in each of FIGS. 3A to 3E. Patterns CPk-1 to CP1 may be further included.

도전패턴들(CPk 내지 CPn)은 게이트 도전막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 도전막은 도프트 실리콘막, 금속 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속막은 저저항 게이트 도전막을 위해, 텅스텐, 니켈, 코발트 등의 저저항 금속을 포함할 수 있다. 게이트 도전막은 베리어막을 더 포함할 수 있다. 베리어막은 금속막으로부터 금속의 확산을 방지하기 위한 막으로서, 예를 들어 금속 질화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 질화막은 티타늄 질화물, 탄탈륨 질화막 등을 포함할 수 있다.The conductive patterns CPk to CPn may include a gate conductive layer. For example, the gate conductive film may include at least one of a doped silicon film, a metal silicide film, and a metal film. For example, the metal film may include a low-resistance metal such as tungsten, nickel, or cobalt for the low-resistance gate conductive film. The gate conductive layer may further include a barrier layer. The barrier film is a film for preventing diffusion of metal from the metal film, and may include, for example, a metal nitride film. For example, the metal nitride film may include titanium nitride, tantalum nitride film, and the like.

층간 절연막들(ILD)은 산화물을 포함할 수 있고, 예를 들어 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The interlayer insulating layers ILD may include oxide, for example, silicon oxide.

제2 방향(Ⅱ)으로 서로 이웃한 게이트 적층체들(GST)은 슬릿(SI)에 의해 서로 분리될 수 있다. 제2 방향(Ⅱ)은 제1 방향(I)에 교차하는 수평면에 나란한 방향이다. 층간 절연막들(ILD) 및 도전패턴들(CPk 내지 CPn) 각각은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)으로 연장될 수 있다. 제3 방향(Ⅲ)은 제1 방향(I)에 교차하는 수평면에 나란한 방향이고, 제2 방향(Ⅱ)에 교차하는 방향이다.Gate stacks GST adjacent to each other in the second direction II may be separated from each other by slits SI. The second direction (II) is a direction parallel to the horizontal plane intersecting the first direction (I). Each of the interlayer insulating layers ILD and the conductive patterns CPk to CPn may extend in the second direction (II) and the third direction (III). The third direction (III) is a direction parallel to the horizontal plane intersecting the first direction (I), and is a direction intersecting the second direction (II).

식각정지패턴들(ES) 및 게이트 적층체들(GST)은 채널구조들(CH)에 의해 관통될 수 있다. 채널구조들(CH) 각각은 그에 대응하는 식각정지패턴(ES) 및 그에 대응하는 게이트 적층체(GST)로 둘러싸인다. 채널구조들(CH) 각각은 제n 패턴(CPn)보다 돌출되고, 그에 대응하는 식각정지패턴(ES)으로 둘러싸인 상단을 갖는다.The etch stop patterns ES and the gate stacks GST may be penetrated by the channel structures CH. Each of the channel structures CH is surrounded by a corresponding etch stop pattern ES and a corresponding gate stack GST. Each of the channel structures CH protrudes from the n-th pattern CPn and has an upper end surrounded by an etch stop pattern ES corresponding thereto.

게이트 적층체들(GST)은 식각정지패턴들(ES)보다 측면방향을 향해 돌출될 수 있다. 즉, 게이트 적층체들(GST)은 식각정지패턴들(ES) 보다 슬릿(SI)을 향해 돌출될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막들(ILD) 및 도전패턴들(CPk 내지 CPn) 각각은 식각정지패턴들(ES) 보다 슬릿을 향해 돌출될 수 있다.The gate stacks GST may protrude toward the lateral direction than the etch stop patterns ES. That is, the gate stacks GST may protrude toward the slit SI rather than the etch stop patterns ES. For example, each of the interlayer insulating layers ILD and the conductive patterns CPk to CPn may protrude toward the slit rather than the etch stop patterns ES.

식각정지패턴들(ES)은 상부 절연막(UD)으로 둘러싸일 수 있다. 상부 절연막(UD)은 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 식각정지패턴들(ES)은 층간 절연막들(ILD) 및 상부 절연막(UD)과 다른 식각률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식각정지패턴들(ES)은 질화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 질화물을 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The etch stop patterns ES may be surrounded by an upper insulating layer UD. The upper insulating layer UD may include oxide. For example, the oxide may include silicon oxide. The etch stop patterns ES may include a material having a different etch rate from the interlayer insulating layers ILD and the upper insulating layer UD. For example, the etch stop patterns ES may include nitride. For example, the nitride may include silicon nitride.

상부 절연막(UD)은 식각정지패턴들(ES) 각각의 상면 및 측벽을 덮도록 연장된다. 상부 절연막(UD)은 슬릿(SI)을 향하는 측벽들을 포함할 수 있다. 이러한 상부 절연막(UD)의 측벽들에 오목부들(depression: DP)이 형성된다. 오목부들(DP)은 식각정지패턴들(ES)을 관통하는 채널구조들(CH)의 상단들에 중첩된다.The upper insulating layer UD extends to cover the top surface and sidewalls of each of the etch stop patterns ES. The upper insulating layer UD may include sidewalls facing the slits SI. Depressions DP are formed on sidewalls of the upper insulating layer UD. The recessed portions DP overlap the upper ends of the channel structures CH passing through the etch stop patterns ES.

상부 절연막(UD)은 수직부들(P1) 및 수평부들(P2)를 포함할 수 있다. 상부 절연막(UD)의 수직부들(P1)은 슬릿(SI)을 향하는 식각정지패턴들(ES)의 측벽들 상에 각각 배치된다. 수평부들(P2)은 수직부들(P1)로부터 식각정지패턴들(ES) 상면을 덮도록 연장된다.The upper insulating layer UD may include vertical portions P1 and horizontal portions P2. The vertical portions P1 of the upper insulating layer UD are respectively disposed on sidewalls of the etch stop patterns ES facing the slits SI. The horizontal parts P2 extend from the vertical parts P1 to cover the top surface of the etch stop patterns ES.

수평부들(P2) 및 게이트 적층체들(GST)은 슬릿(SI)을 향하여 수직부들(P1)보다 돌출될 수 있다. 달리 말해, 수평부들(P2)은 제1 방향(I)에 교차되는 측면방향을 향하여 수직부들(P1) 및 게이트 적층체들(GST)보다 돌출될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 상부 절연막(UD)의 오목부들(DP)은 수직부들(P1)의 측면들에 각각 정의될 수 있다.The horizontal parts P2 and the gate stacks GST may protrude from the vertical parts P1 toward the slit SI. In other words, the horizontal parts P2 may protrude from the vertical parts P1 and the gate stacks GST toward the lateral direction intersecting the first direction I. According to this structure, the concave portions DP of the upper insulating layer UD may be respectively defined on the side surfaces of the vertical portions P1.

반도체 장치는 제1 블로킹 절연막(BI1)을 더 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(BI1)은 층간 절연막들(ILD) 및 도전패턴들(CPk 내지 CPn) 사이의 계면들을 따라 연장된다. 제1 블로킹 절연막(BI1)은 채널구조들(CH)을 향하는 도전패턴들(CPk 내지 CPn)의 측벽을 덮도록 연장된다. 제1 블로킹 절연막(BI1)은 수직부들(P1)보다 돌출된 수평부들(P2) 각각의 표면을 덮도록 연장되고, 수직부들(P1) 각각의 측면을 덮도록 연장된다.The semiconductor device may further include a first blocking insulating layer BI1. The first blocking insulating layer BI1 extends along interfaces between the interlayer insulating layers ILD and the conductive patterns CPk to CPn. The first blocking insulating layer BI1 extends to cover sidewalls of the conductive patterns CPk to CPn facing the channel structures CH. The first blocking insulating layer BI1 extends to cover the surface of each of the horizontal portions P2 protruding from the vertical portions P1, and extends to cover the side surfaces of the vertical portions P1.

제1 블로킹 절연막(BI1)은 유전상수가 높은 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 블로킹 절연막(BI1)은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어 금속 산화물은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(BI1)은 경우에 따라 생략될 수 있다.The first blocking insulating layer BI1 may include an insulating material having a high dielectric constant. For example, the first blocking insulating layer BI1 may include metal oxide. For example, the metal oxide may include aluminum oxide. The first blocking insulating layer BI1 may be omitted in some cases.

슬릿(SI)은 수직구조(VS)로 채워질 수 있다. 수직구조(VS)는 게이트 적층체들(GST)의 측벽들 및 상부 절연막(UD)의 측벽들을 덮도록 연장되고, 오목부들(DP)을 향해 돌출된 돌출부들을 포함할 수 있다.The slit SI may be filled with a vertical structure VS. The vertical structure VS extends to cover sidewalls of the gate stacks GST and sidewalls of the upper insulating layer UD, and may include protrusions protruding toward the recesses DP.

일 실시 예로서, 수직구조(VS)는 슬릿(SI) 내부를 완전히 채우는 절연물을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 수직구조(VS)는 측벽 절연막 및 수직도전패턴을 포함할 수 있다. 측벽 절연막은 슬릿(SI)의 측벽을 덮도록 연장되고, 수직도전패턴은 측벽 절연막에 의해 개구된 슬릿(SI)의 중심영역을 채우도록 형성될 수 있다.As an embodiment, the vertical structure VS may include an insulating material that completely fills the inside of the slit SI. As an example, the vertical structure VS may include a sidewall insulating film and a vertical conductive pattern. The sidewall insulating film may extend to cover the sidewall of the slit SI, and the vertical conductive pattern may be formed to fill the central region of the slit SI opened by the sidewall insulating film.

제1 블로킹 절연막(BI1)이 형성된 경우, 수직구조(VS)는 제1 블로킹 절연막(BI1) 상에 형성될 수 있다.When the first blocking insulating layer BI1 is formed, the vertical structure VS may be formed on the first blocking insulating layer BI1.

상부 절연막(UD)의 수평부들(P2)은 콘택 플러그들(CT)에 의해 관통될 수 있다. 콘택 플러그들(CT) 각각은 도 3a 내지 도 3e 각각에 도시된 콘택 플러그(DCT)에 대응될 수 있다. 콘택 플러그들(CT)은 채널구조들(CH)에 각각 연결될 수 있다. 콘택 플러그들(CT)은 도전물질을 포함할 수 있다.The horizontal portions P2 of the upper insulating layer UD may be penetrated by the contact plugs CT. Each of the contact plugs CT may correspond to the contact plug DCT shown in each of FIGS. 3A to 3E. The contact plugs CT may be respectively connected to the channel structures CH. The contact plugs CT may include a conductive material.

채널구조들(CH) 각각은 코어절연막(CO), 반도체막(SE) 및 캡핑패턴(CAP)을 포함할 수 있다. 코어절연막(CO)은 절연물을 포함하고, 예를 들어 산화물을 포함할 수 있다. 반도체막(SE)은 코어절연막(CO)을 감싸도록, 코어절연막(CO)의 측벽을 따라 연장된다. 반도체막(SE)은 전하가 이동되는 채널로 이용될 수 있다. 예를 들어, 반도체막(SE)은 실리콘을 포함할 수 있다. 코어절연막(CO)은 반도체막(SE)보다 낮은 높이로 형성되고, 반도체막(SE)은 코어절연막(CO)보다 제1 방향(I)으로 돌출된다. 캡핑패턴(CAP)은 코어절연막(CO) 상에 배치되고, 코어절연막(CO)보다 돌출된 반도체막(SE)의 상단에 의해 둘러싸인다. 캡핑패턴(CAP)은 반도체막(SE)에 접촉된다. 캡핑패턴(CAP)은 도펀트가 도핑된 도프트 반도체막을 포함한다. 예를 들어, 도프트 반도체막은 도프트 실리콘을 포함할 수 있다. 캡핑패턴(CAP)은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 콘택플러그들(CT)은 그에 대응하는 캡핑패턴(CAP)에 연결될 수 있다. 캡핑패턴(CAP)은 정션으로 이용될 수 있다.Each of the channel structures CH may include a core insulating film CO, a semiconductor film SE, and a capping pattern CAP. The core insulating film CO may include an insulating material, for example, oxide. The semiconductor film SE extends along the sidewalls of the core insulating film CO to surround the core insulating film CO. The semiconductor film SE may be used as a channel through which charges are transferred. For example, the semiconductor film SE may include silicon. The core insulating film CO is formed to a lower height than the semiconductor film SE, and the semiconductor film SE protrudes in the first direction I from the core insulating film CO. The capping pattern CAP is disposed on the core insulating film CO and is surrounded by the upper end of the semiconductor film SE protruding from the core insulating film CO. The capping pattern CAP is in contact with the semiconductor film SE. The capping pattern CAP includes a doped semiconductor film doped with a dopant. For example, the doped semiconductor film may include doped silicon. The capping pattern CAP may include an n-type dopant. The contact plugs CT may be connected to a capping pattern CAP corresponding thereto. The capping pattern CAP may be used as a junction.

채널구조들(CH) 각각을 감싸는 다층막(ML)은 그에 대응하는 채널구조(CH)의 측벽을 따라 연장될 수 있다.The multilayer film ML surrounding each of the channel structures CH may extend along sidewalls of the corresponding channel structure CH.

콘택플러그들(CT)의 정렬시, 도 5a에 도시된 바와 같이, 정렬오차없이 콘택플러그들(CT)의 중심축이 채널구조들(CH)의 중심축에 일치할 수 있다. 이와는 다르게, 콘택플러그들(CT)의 정렬시, 도 5b에 도시된 바와 같이, 미스얼라인으로 인하여, 콘택플러그들(CT)이 채널구조들(CH)의 일측에 치우치게 배치될 수 있다.When aligning the contact plugs CT, as shown in FIG. 5A, the center axis of the contact plugs CT may coincide with the center axis of the channel structures CH without alignment error. Alternatively, when the contact plugs CT are aligned, as shown in FIG. 5B, due to a misalignment, the contact plugs CT may be biased on one side of the channel structures CH.

반도체 장치를 제조하는 동안, 슬릿(SI)이 개구되고, 개구된 슬릿(SI)에 의해 식각정지패턴들(ES)을 위한 식각정지막이 슬릿(SI)에 의해 노출될 수 있다. 슬릿(SI)에 의해 노출된 식각정지막의 일부가 반도체 장치를 제조하는 동안, 제거되어 오목부들(DP)이 형성될 수 있다. 슬릿(SI)이 개구된 상태에서 식각정지막의 일부가 제거되더라도, 상부 절연막(UD)의 수직부들(P1)에 의해 보호되는 식각정지막의 나머지 부분들은 식각 정지패턴들(ES)로서 잔류될 수 있다.During the manufacture of the semiconductor device, the slit SI is opened and the etch stop film for the etch stop patterns ES is exposed by the slit SI. A portion of the etch stop film exposed by the slit SI may be removed while manufacturing the semiconductor device, and concave portions DP may be formed. Even if a part of the etch stop film is removed while the slit SI is opened, the remaining parts of the etch stop film protected by the vertical portions P1 of the upper insulating layer UD may remain as etch stop patterns ES. .

콘택플러그들(CT)을 형성하기 위해 상부 절연막(UD)을 식각하는 동안, 식각정지패턴들(ES)과 상부 절연막(UD) 사이의 식각률 차이를 이용하여 제n 패턴(CPn)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 콘택플러그들(CT)의 미스 얼라인이 발생하는 경우, 상부 절연막(UD)을 식각하는 동안, 식각정지패턴들(ES) 각각의 일부가 식각될 수 있다. 그러나, 식각정지패턴들(ES)은 상부 절연막(UD)을 식각하기 위한 식각물질에 대해 높은 식각내성을 가지므로, 콘택플러그들(CT)에 의해 완전히 관통되기 어렵다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 콘택플러그들(CT)의 미스 얼라인에 따른 펀치현상을 줄일 수 있다.During the etching of the upper insulating layer UD to form the contact plugs CT, the exposure of the nth pattern CPn using the difference in the etch rate between the etch stop patterns ES and the upper insulating layer UD Can be prevented. For example, as illustrated in FIG. 5B, when a misalignment of the contact plugs CT occurs, while etching the upper insulating layer UD, a part of each of the etch stop patterns ES may be etched. Can be. However, since the etch stop patterns ES have high etch resistance to an etch material for etching the upper insulating layer UD, it is difficult to completely penetrate the contact plugs CT. Accordingly, an embodiment of the present invention can reduce the punch phenomenon according to the misalignment of the contact plugs CT.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 절연막(UD)의 수직부들(P1)과 식각정지패턴들(ES)의 레이아웃을 나타내는 평면도들이다. 도 6은 도 5a에 도시된 선 A-A' 또는 도 5b에 도시된 선 B-B'를 따라 절취한 반도체 장치의 횡단면도를 나타낸다.6 is a plan view illustrating a layout of vertical portions P1 and etch stop patterns ES of an upper insulating layer UD according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a cross-sectional view of the semiconductor device taken along line A-A 'shown in FIG. 5A or line B-B' shown in FIG. 5B.

도 6을 참조하면, 식각정지패턴들(ES) 각각은 제1 방향(I)에 교차하는 수평면에서 서로 교차하는 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장될 수 있다. 수직부들(P1) 및 수직구조(VS) 각각은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 라인형으로 연장될 수 있다. 수직부들(P1)은 수직구조(VS)를 사이에 두고 서로 마주한다. 제1 블로킹 절연막(BI1)은 수직부들(P1) 각각과 수직구조(VS) 사이의 계면을 따라 연장될 수 있다.Referring to FIG. 6, each of the etch stop patterns ES may extend in a second direction (II) and a third direction (III) intersecting each other in a horizontal plane intersecting the first direction (I). Each of the vertical portions P1 and the vertical structure VS may extend in a line shape along the third direction III. The vertical parts P1 face each other with the vertical structure VS interposed therebetween. The first blocking insulating layer BI1 may extend along the interface between each of the vertical portions P1 and the vertical structure VS.

식각정지패턴들(ES) 각각을 관통하는 채널구조들(CH)은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ) 따라 지그재그로 배치될 수 있다. 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 식각정지패턴들(ES) 각각을 관통하는 채널구조들(CH)은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)으로 서로 나란하게 배열될 수 있다.The channel structures CH passing through each of the etch stop patterns ES may be arranged in a zigzag manner in the second direction (II) and the third direction (III). The embodiment of the present invention is not limited to this. For example, the channel structures CH passing through each of the etch stop patterns ES may be arranged side by side in the second direction (II) and the third direction (III).

채널구조들(CH) 각각의 횡단면은 원형일 수 있다. 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 채널구조들(CH) 각각의 횡단면은 삼각형, 사각형, 다각형, 또는 타원형 등 다양하게 변경될 수 있다. 채널구조들(CH) 각각은 반도체막(SE)으로 에워싸인 캡핑패턴(CAP)을 포함하고, 다층막(ML)으로 에워싸인다.Each of the channel structures CH may have a circular cross section. The embodiment of the present invention is not limited to this. For example, the cross section of each of the channel structures CH may be variously changed, such as a triangle, a square, a polygon, or an oval. Each of the channel structures CH includes a capping pattern CAP surrounded by the semiconductor film SE, and is surrounded by a multilayer film ML.

도 7은 도 5a 및 도 5b 각각에 도시된 Y영역을 확대하여 나타내는 단면도이다.7 is an enlarged cross-sectional view of the Y region shown in FIGS. 5A and 5B, respectively.

도 7을 참조하면, 다층막(ML)은 채널구조들(CH) 각각과 게이트 적층체(GST) 사이의 계면을 따라 연장될 수 있다. 다층막(ML)은 그에 대응하는 채널구조(CH)를 감싸는 터널 절연막(TI), 터널 절연막(TI)을 감싸는 데이터 저장막(DL), 및 데이터 저장막(DL)을 감싸는 제2 블로킹 절연막(BI2)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the multilayer film ML may extend along an interface between each of the channel structures CH and the gate stack GST. The multilayer film ML includes a tunnel insulating film TI surrounding the corresponding channel structure CH, a data storage film DL surrounding the tunnel insulating film TI, and a second blocking insulating film BI2 surrounding the data storage film DL. ).

데이터 저장막(DL)은 전하 트랩막으로 형성되거나, 도전성 나노닷을 포함하는 물질막으로 형성되거나, 상변화 물질막으로 형성될 수 있다.The data storage layer DL may be formed of a charge trap film, a material film containing conductive nanodots, or a phase change material film.

데이터 저장막(DL)은 그에 대응하는 채널구조(CH)와 도 5a 또는 도 5b에 도시된 도전패턴들(CPk 내지 CPn) 중 워드 라인들 사이의 전압 차이에 의해 유발되는 파울러 노드 하임 터널링(Fowler-Nordheim tunneling)을 이용하여 변경되는 데이터를 저장할 수 있다. 이를 위해, 데이터 저장막(DL)은 전하 트랩이 가능한 실리콘 질화물로 형성될 수 있다. The data storage layer DL is a Fowler node-heim tunneling caused by a voltage difference between the corresponding channel structure CH and the word lines among the conductive patterns CPk to CPn shown in FIGS. 5A or 5B. -Nordheim tunneling) can be used to store the changed data. To this end, the data storage layer DL may be formed of silicon nitride capable of charge trapping.

데이터 저장막(DL)은 파울러 노드 하임 터널링이 아닌 다른 동작 원리에 기초하여 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장막(DL)은 상변화 물질막으로 형성되고, 상변화에 따른 데이터를 저장할 수 있다.The data storage layer DL may store data based on an operating principle other than Fowler node Heim tunneling. For example, the data storage layer DL is formed of a phase change material film and may store data according to the phase change.

제2 블로킹 절연막(BI2)은 전하 차단이 가능한 산화물을 포함할 수 있다. 터널 절연막(TI)을 전하 터널링이 가능한 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The second blocking insulating layer BI2 may include an oxide capable of blocking charge. The tunnel insulating layer TI may include silicon oxide capable of charge tunneling.

제1 블로킹 절연막(BI1) 및 제2 블로킹 절연막(BI2) 중 어느 하나는 경우에 따라 생략될 수 있다.One of the first blocking insulating layer BI1 and the second blocking insulating layer BI2 may be omitted in some cases.

도면에 도시되진 않았으나, 터널절연막(TI) 및 데이터 저장막(DL) 중 적어도 어느 하나는 제1 블로킹 절연막(BI1)과 층간 절연막(ILD) 사이의 계면과, 채널구조(CH)와 제1 블로킹 절연막(BI1) 사이의 계면을 따라 연장될 수 있다.Although not shown in the drawing, at least one of the tunnel insulating layer TI and the data storage layer DL has an interface between the first blocking insulating layer BI1 and the interlayer insulating layer ILD, and a channel structure CH and the first blocking layer. It may extend along the interface between the insulating films BI1.

도 8, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11c, 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 나타내는 도면들이다.8, 9A, 9B, 10A, 10B, 11A to 11C, 12A, and 12B are diagrams illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 8은 예비 적층체(ST) 및 식각정지막(111)을 관통하는 채널구조들(129)을 나타낸다.8 shows channel structures 129 penetrating the preliminary stack ST and the etch stop layer 111.

도 8을 참조하면, 예비 적층체(ST)는 제1 물질막들(101) 및 제2 물질막들(103)을 교대로 적층하여 형성된다. 제1 물질막들(101)은 도 5a 또는 도 5b에 도시된 층간 절연막들(ILD)을 위한 절연물일 수 있다. 제2 물질막들(103)은 제1 물질막들(101)과 다른 식각률을 갖는다. 예를 들어, 제1 물질막들(101) 각각은 실리콘 산화막등의 산화물을 포함할 수 있고, 제2 물질막들(103) 각각은 실리콘 질화막등의 질화물을 포함할 수 있다. 예비 적층체(ST)의 최상층에 제1 물질막들(101) 중 최상층막이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 8, the preliminary stack ST is formed by alternately stacking the first material films 101 and the second material films 103. The first material layers 101 may be an insulating material for the interlayer insulating layers ILD shown in FIGS. 5A or 5B. The second material layers 103 have different etch rates from the first material layers 101. For example, each of the first material films 101 may include an oxide such as a silicon oxide film, and each of the second material films 103 may include a nitride such as a silicon nitride film. The uppermost layer of the first material layers 101 may be disposed on the uppermost layer of the preliminary laminate ST.

식각정지막(111)은 예비 적층체(ST) 상에 형성된다. 식각정지막(111)은 제1 물질막들(101)과 다른 식각률을 갖는다. 예를 들어, 식각정지막(111)은 제2 물질막들(103)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식각정지막(111) 및 제2 물질막들(103) 각각은 질화물을 포함할 수 있다.The etch stop layer 111 is formed on the preliminary laminate ST. The etch stop layer 111 has a different etch rate from the first material layers 101. For example, the etch stop layer 111 may include the same material as the second material layers 103. For example, each of the etch stop layer 111 and the second material layers 103 may include nitride.

채널구조들(129)을 형성하는 단계는 예비 적층체(ST)를 관통하는 홀들(H)을 형성하는 단계 및 홀들(H)을 채널구조들(129)로 각각 채우는 단계를 포함할 수 있다. 채널구조들(129)을 형성하기 전, 홀들(H) 각각의 측벽 상에 다층막(121)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 채널구조들(129) 각각은 다층막(121) 상에 형성될 수 있다.Forming the channel structures 129 may include forming holes H passing through the preliminary stack ST and filling the holes H with channel structures 129, respectively. Before forming the channel structures 129, a step of forming a multilayer film 121 on each sidewall of each of the holes H may be further included. In this case, each of the channel structures 129 may be formed on the multilayer film 121.

다층막(121)을 형성하는 단계는 홀들(H) 각각의 측벽으로부터 홀들(H) 각각의 중심영역을 향하여 블로킹 절연막, 데이터 저장막 및 터널 절연막을 순차로 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 블로킹 절연막은 전하 차단이 가능한 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 절연막은 산화물을 포함할 수 있다. 데이터 저장막은 전하 트랩막으로 형성되거나, 도전성 나노닷을 포함하는 물질막으로 형성되거나, 상변화 물질막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장막은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 터널 절연막은 전하 터널링이 가능한 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터널 절연막은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The step of forming the multi-layer film 121 may include sequentially stacking a blocking insulating film, a data storage film, and a tunnel insulating film from the sidewalls of the holes H toward the center region of each of the holes H. The blocking insulating layer may include an insulating material capable of blocking electric charges. For example, the blocking insulating film may include oxide. The data storage film may be formed of a charge trap film, a material film containing conductive nanodots, or a phase change material film. For example, the data storage layer may include silicon nitride. The tunnel insulating layer may include an insulating material capable of charge tunneling. For example, the tunnel insulating layer may include silicon oxide.

채널구조들(129) 각각은 반도체막(123), 코어절연막(125) 및 캡핑패턴(127)을 포함할 수 있다. 반도체막(123)은 홀들(H) 각각의 측벽을 따라 컨포멀하게 형성된다. 예를 들어, 반도체막(123)은 실리콘막을 증착하여 형성될 수 있다. 반도체막(123)에 의해 개구된 홀들(H) 각각의 중심영역은 코어절연막(125) 및 캡핑패턴(127)으로 채워진다.Each of the channel structures 129 may include a semiconductor film 123, a core insulating film 125, and a capping pattern 127. The semiconductor film 123 is conformally formed along the sidewalls of each of the holes H. For example, the semiconductor film 123 may be formed by depositing a silicon film. The central region of each of the holes H opened by the semiconductor layer 123 is filled with the core insulating layer 125 and the capping pattern 127.

코어절연막(125)은 산화물을 포함할 수 있다. 코어절연막(125)의 높이는 홀들(H) 각각의 높이보다 낮게 제어될 수 있다. 코어절연막(125)의 높이를 제어하기 위해 홀들(H) 내부의 코어절연막(125)의 일부를 제거할 수 있다.The core insulating layer 125 may include oxide. The height of the core insulating film 125 may be controlled to be lower than the height of each of the holes H. In order to control the height of the core insulating film 125, a part of the core insulating film 125 inside the holes H may be removed.

캡핑패턴(127)은 코어절연막(125) 상에 배치되고, 반도체막(123)의 상단에 의해 둘러싸일 수 있다. 캡핑패턴(127)은 도프트 반도체막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡핑패턴(127)은 도프트 실리콘을 포함할 수 있다. 캡핑패턴(127)은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 캡핑패턴(127)에 접하는 반도체막(123)의 상단은 레이저 어닐링등의 공정에 의해 캡핑패턴(127)과 함께 재결정화될 수 있다.The capping pattern 127 is disposed on the core insulating film 125 and may be surrounded by an upper end of the semiconductor film 123. The capping pattern 127 may include a doped semiconductor film. For example, the capping pattern 127 may include doped silicon. The capping pattern 127 may include an n-type dopant. As an example, the top of the semiconductor film 123 in contact with the capping pattern 127 may be recrystallized together with the capping pattern 127 by a process such as laser annealing.

도 9a 및 도 9b는 식각정지막을 관통하는 트렌치들(131)을 나타낸다. 도 9a는 채널구조들(129) 및 트렌치들(131)의 레이아웃을 나타내는 평면도이고, 도 9b는 도 9a에 도시된 선 C-C'를 따라 절취한 단면을 나타낸다.9A and 9B show trenches 131 penetrating the etch stop layer. 9A is a plan view showing the layout of the channel structures 129 and the trenches 131, and FIG. 9B shows a cross-section taken along line C-C 'shown in FIG. 9A.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 트렌치들(131)은 도 8에 도시된 식각정지막(111)을 관통하도록 형성된다. 이로써, 식각정지막은 식각정지패턴들(111P1) 및 제1 더미패턴(111P2A)으로 분리될 수 있다. 식각정지패턴들(111P1) 각각은 채널구조들(129)을 그룹별로 감쌀 수 있다. 예를 들어, 채널구조들(129)은 다수의 그룹들(GR)로 구분될 수 있다. 각각의 그룹(GR)은 그에 대응하는 식각정지패턴(111P1)으로 둘러싸인다.9A and 9B, trenches 131 are formed to penetrate through the etch stop layer 111 illustrated in FIG. 8. Thus, the etch stop layer may be separated into etch stop patterns 111P1 and a first dummy pattern 111P2A. Each of the etch stop patterns 111P1 may wrap the channel structures 129 for each group. For example, the channel structures 129 may be divided into a plurality of groups GR. Each group GR is surrounded by an etch stop pattern 111P1 corresponding thereto.

트렌치들(131)은 채널구조들(129)로 형성된 그룹들(GR)간 경계에서 서로 나란하게 연장된다. 제1 더미패턴(111P2A)은 채널구조들(129)로 형성된 그룹들(GR)간 경계에서 서로 이웃한 트렌치들(131) 사이에 잔류하는 식각정지막의 일부영역이다.The trenches 131 extend side by side at the boundary between the groups GR formed by the channel structures 129. The first dummy pattern 111P2A is a partial region of the etch stop layer remaining between the trenches 131 adjacent to each other at the boundary between the groups GR formed by the channel structures 129.

트렌치들(131)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 일 실시 예로서, 트렌치들(131)을 형성하는 공정은 도 3a 내지 도 3d 각각에 도시된 제2 슬릿(SI2)을 형성하는 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 제2 슬릿(SI2)은 트렌치들(131) 각각보다 넓은 폭으로 형성될 수 있고, 각 그룹(GR)의 채널구조들(129) 사이에서 식각정지패턴들(111P1) 및 예비 적층체(ST)의 일부를 관통할수 있다. 일 실시 예로서, 트렌치들(131)을 형성하는 공정은 제2 슬릿(SI2)을 형성하는 공정과 분리된 개별공정으로서 진행될 수 있다.The trenches 131 may be formed using a photolithography process. As an embodiment, the process of forming the trenches 131 may be formed using a process of forming the second slits SI2 illustrated in each of FIGS. 3A to 3D. Although not shown in the drawing, the second slits SI2 may be formed to have a wider width than each of the trenches 131, and etch stop patterns 111P1 and between channel structures 129 of each group GR. A portion of the preliminary laminate ST may be penetrated. As an embodiment, the process of forming the trenches 131 may be performed as a separate process separate from the process of forming the second slit SI2.

도 10a 및 도 10b는 슬릿(141) 및 상부 절연막(133)을 나타낸다. 도 10a는 슬릿(141), 상부 절연막의 수직부들(133P1) 및 식각정지패턴들(111P1)의 레이아웃을 나타내는 평면도이다. 도 10b는 도 10a에 도시된 선 C-C'를 따라 절취한 단면을 나타낸다.10A and 10B show the slit 141 and the upper insulating film 133. 10A is a plan view showing the layout of the slits 141, vertical portions 133P1 of the upper insulating film, and etch stop patterns 111P1. FIG. 10B shows a cross-section taken along line C-C 'shown in FIG. 10A.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 도 9a 및 도 9b에 도시된 트렌치들(131)이 채워지도록 상부 절연막(133)을 형성한다. 상부 절연막(133)은 수직부들(133P1) 및수평부(133P2)로 구분될 수 있다. 수직부들(133P1)은 트렌치들(131)을 채우는 상부 절연막(133)의 일부이다. 수평부(133P2)는 식각정지패턴들(111P1)의 상면과 채널구조들(129)의 상면을 덮도록 수직부들(133P1)로부터 연장된 상부 절연막(133)의 다른 일부이다. 수평부(133P2)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 제1 더미패턴(111P2A)의 상면을 덮도록 연장된다.10A and 10B, an upper insulating layer 133 is formed so that the trenches 131 illustrated in FIGS. 9A and 9B are filled. The upper insulating layer 133 may be divided into vertical portions 133P1 and horizontal portions 133P2. The vertical portions 133P1 are a part of the upper insulating layer 133 filling the trenches 131. The horizontal portion 133P2 is another part of the upper insulating layer 133 extending from the vertical portions 133P1 to cover the upper surface of the etch stop patterns 111P1 and the channel structures 129. The horizontal portion 133P2 extends to cover the top surface of the first dummy pattern 111P2A shown in FIGS. 9A and 9B.

상부 절연막(133)은 도 8을 참조하여 상술한 식각정지막(111) 및 제2 물질막들(103)과 다른 식각률을 갖는다. 예를 들어, 상부 절연막(133)은 실리콘 산화막 등의 산화물을 포함할 수 있다.The upper insulating layer 133 has a different etch rate from the etch stop layer 111 and the second material layers 103 described above with reference to FIG. 8. For example, the upper insulating film 133 may include an oxide such as a silicon oxide film.

상부 절연막(133)은 슬릿(141)에 의해 관통된다. 슬릿(141)은 서로 이웃한 수직부들(133P1) 사이에서 상부 절연막(133)의 수평부(133P2)를 관통한다. 슬릿(141)은 도 9a 및 도 9b에 도시된 제1 더미패턴(111P2A)을 관통하도록 연장된다. 이에 따라, 제1 더미패턴(111P2A)은 슬릿(141)에 의해 제2 더미패턴들(111P2B)로 분리될 수 있다. 제2 더미패턴들(111P2B)은 수직부들(133P1)과 슬릿(141) 사이에 잔류될 수 있다. 슬릿(141)은 도 9a 및 도 9b에 도시된 제1 더미패턴(111P2A)에 중첩된 예비 적층체(ST)를 관통하도록 연장된다. 슬릿(141)은 수직부들(133P1)에 나란하게 연장된 라인형으로 형성될 수 있다. 슬릿(141)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.The upper insulating film 133 is penetrated by the slit 141. The slits 141 penetrate the horizontal portions 133P2 of the upper insulating layer 133 between the adjacent vertical portions 133P1. The slit 141 extends through the first dummy pattern 111P2A shown in FIGS. 9A and 9B. Accordingly, the first dummy pattern 111P2A may be separated into second dummy patterns 111P2B by the slits 141. The second dummy patterns 111P2B may remain between the vertical portions 133P1 and the slit 141. The slit 141 is extended to penetrate the preliminary stack ST superimposed on the first dummy pattern 111P2A shown in FIGS. 9A and 9B. The slits 141 may be formed in a line shape extending parallel to the vertical portions 133P1. The slit 141 may be formed using a photolithography process.

도 11a 내지 도 11c는 슬릿(141)을 통해 도 10b에 도시된 제2 물질막들(103)을 라인패턴들로 교체하는 단계를 나타내는 단면도들이다.11A to 11C are cross-sectional views illustrating steps of replacing the second material layers 103 shown in FIG. 10B with line patterns through the slit 141.

도 11a를 참조하면, 슬릿(141)을 통해 도 10b에 도시된 제2 물질막들(103)을 제거한다. 이로써, 도 10b에 도시된 제1 물질막들(101) 및 제2 물질막들(103)의 적층방향으로 서로 이웃한 제1 물질막들(101) 사이에 도 11a에 도시된 바와 같이 개구영역들(143)이 정의된다. 도 8을 참조하여 상술한 바와 같이, 제2 물질막들(103)은 제1 물질막들(101)과 다른 식각률을 가지므로, 제2 물질막들(103)을 선택적으로 제거하는 동안 제1 물질막들(101)의 손실을 최소화할 수 있다. Referring to FIG. 11A, the second material layers 103 shown in FIG. 10B are removed through the slit 141. As a result, as shown in FIG. 11A, the first material layers 101 and the second material layers 103 adjacent to each other in the stacking direction of the first material layers 101 shown in FIG. Fields 143 are defined. As described above with reference to FIG. 8, since the second material layers 103 have different etch rates from the first material layers 101, the first material layers 103 are selectively removed while the first material layers 103 are selectively removed. The loss of the material films 101 can be minimized.

제2 물질막들(103)을 선택적으로 식각하는 동안, 도 10b에 도시된 슬릿(141)을 통해 노출된 제2 더미패턴들(111P2B)이 동시에 제거될 수 있다. 이로써, 도 11a에 도시된 바와 같이, 상부 절연막(133)의 수직부들(133P1)이 노출될 수 있고, 슬릿(141)을 향하는 상부 절연막(133)의 측면에 언더컷 영역(UC)이 정의될 수 있다. 언더컷 영역(UC)은 각각의 수직부(133P1)보다 슬릿(141)을 향하여 돌출되게 잔류하는 수평부(133P2) 및 최상층 제1 물질막(T)에 의해 정의될 수 있다.While selectively etching the second material layers 103, the second dummy patterns 111P2B exposed through the slit 141 illustrated in FIG. 10B may be simultaneously removed. As a result, as illustrated in FIG. 11A, vertical portions 133P1 of the upper insulating film 133 may be exposed, and an undercut region UC may be defined on the side of the upper insulating film 133 facing the slit 141. have. The undercut region UC may be defined by a horizontal portion 133P2 and a top layer first material film T that protrude toward the slit 141 rather than each vertical portion 133P1.

도 10a 및 도 10b를 참조하여 상술한 바와 같이, 상부 절연막(133)은 제2 물질막들(103)과 다른 식각률을 가진다. 이에 따라, 제2 물질막들(103)을 선택적으로 제거하는 동안 상부 절연막(133)의 수직부들(133P1)이 노출되더라도, 수직부들(133P1)의 손실이 최소화될 수 있다. 또한, 제2 물질막들(103)을 선택적으로 제거하는 동안, 식각정지패턴들(111P1)은 도 11a에 도시된 바와 같이 수직부들(133P1)에 의해 보호될 수 있다.As described above with reference to FIGS. 10A and 10B, the upper insulating layer 133 has an etch rate different from that of the second material layers 103. Accordingly, even when the vertical portions 133P1 of the upper insulating layer 133 are exposed while selectively removing the second material layers 103, loss of the vertical portions 133P1 may be minimized. In addition, while selectively removing the second material layers 103, the etch stop patterns 111P1 may be protected by vertical portions 133P1 as illustrated in FIG. 11A.

도 11b를 참조하면, 도 11a에 도시된 개구영역들(143)을 도전막(151)으로 채운다. 도전막(151)을 형성하기 전, 개구영역들(143)의 표면들을 따라 연장된 블로킹 절연막(145)을 더 형성할 수 있다. 블로킹 절연막(145)은 슬릿(141)을 향하는 제1 물질막들(101) 각각의 측벽 및 도 11a에 도시된 언더컷 영역(UC)의 표면을 덮도록 연장될 수 있다. 블로킹 절연막(145)은 전하를 차단하는 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 절연막(145)은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물은 알루미늄 산화막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11B, the opening regions 143 shown in FIG. 11A are filled with a conductive film 151. Before forming the conductive layer 151, a blocking insulating layer 145 extending along the surfaces of the opening regions 143 may be further formed. The blocking insulating layer 145 may be extended to cover the sidewalls of each of the first material layers 101 facing the slits 141 and the surface of the undercut region UC shown in FIG. 11A. The blocking insulating layer 145 may include an insulating material that blocks electric charges. For example, the blocking insulating layer 145 may include metal oxide. For example, the metal oxide may include an aluminum oxide film.

상술한 블로킹 절연막(145)이 형성된 경우, 도전막(151)은 블로킹 절연막(145) 상에서 도 11a에 도시된 개구영역들(143) 각각을 채우도록 형성된다. 도전막(151)은 도프트 실리콘막, 금속 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속막은 텅스텐, 니켈, 코발트 등의 저저항 금속을 포함할 수 있다. 도전막(151)은 블로킹 절연막(145) 상에 컨포멀하게 형성된 베리어막을 더 포함할 수 있다. 베리어막은 금속 질화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 질화막은 티타늄 질화물, 탄탈륨 질화막 등을 포함할 수 있다.When the above-described blocking insulating film 145 is formed, the conductive film 151 is formed on the blocking insulating film 145 to fill each of the opening regions 143 shown in FIG. 11A. The conductive film 151 may include at least one of a doped silicon film, a metal silicide film, and a metal film. For example, the metal film may include low-resistance metals such as tungsten, nickel, and cobalt. The conductive layer 151 may further include a barrier layer formed conformally on the blocking insulating layer 145. The barrier film may include a metal nitride film. For example, the metal nitride film may include titanium nitride, tantalum nitride film, and the like.

도 11c를 참조하면, 도 11a에 도시된 도전막(151)을 식각하여 도전막(151)을 라인패턴들(151P)로 분리한다. 이로써, 도 5a 및 도 5b 각각에 도시된 바와 같은 게이트 적층체들(GST)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11C, the conductive layer 151 illustrated in FIG. 11A is etched to separate the conductive layer 151 into line patterns 151P. As a result, gate stacks GST as illustrated in FIGS. 5A and 5B may be formed.

라인패턴들(151P)은 도 5a 또는 도 5b에 도시된 도전패턴들(CPk 내지 CPn)에 대응될 수 있다. 라인패턴들(151P)로 덮이지 않는 블로킹 절연막(145)의 일부 영역들이 도전막(151)의 식각공정에 의해 노출될 수 있다. 이 때, 언더컷 영역(UC) 상에 배치된 블로킹 절연막(145)의 일부 영역이 노출될 수 있다.The line patterns 151P may correspond to the conductive patterns CPk to CPn shown in FIG. 5A or 5B. Some regions of the blocking insulating layer 145 not covered by the line patterns 151P may be exposed by an etching process of the conductive layer 151. At this time, a portion of the blocking insulating layer 145 disposed on the undercut region UC may be exposed.

도 12a 및 도 12b는 수직구조(155) 및 콘택홀들(161A, 161B)을 나타내는 단면도이다. 도 12a는 콘택홀들(161A)이 채널구조들(129)에 오차없이 정렬된 실시 예를 나타내는 단면도이고, 도 12b는 오차범위 내에서 콘택홀들(161B)이 채널구조들(129)의 일측에 치우쳐 정렬된 실시 예를 나타내는 단면도이다.12A and 12B are cross-sectional views showing the vertical structure 155 and the contact holes 161A and 161B. 12A is a cross-sectional view showing an embodiment in which the contact holes 161A are aligned without error in the channel structures 129, and FIG. 12B shows one side of the channel structures 129 in which the contact holes 161B are within an error range. It is a cross-sectional view showing an embodiment biased.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 도 11c에 도시된 슬릿(141) 내부를 수직구조(155)로 채울 수 있다. 일 실시 예로서, 수직구조(155)는 슬릿(141) 내부를 절연물로 완전히 채워서 형성될 수 있다. 일 실시 예로서, 수직구조(155)를 형성하는 단계는, 블로킹 절연막(145)을 덮도록 슬릿(141)의 측벽 상에 측벽 절연막을 형성하는 단계 및 측벽 절연막에 의해 노출된 슬릿(141)의 중심 영역을 도전물로 채우는 단계를 포함할 수 있다.12A and 12B, the inside of the slit 141 illustrated in FIG. 11C may be filled with a vertical structure 155. As an example, the vertical structure 155 may be formed by completely filling the inside of the slit 141 with an insulating material. As an embodiment, forming the vertical structure 155 may include forming a sidewall insulating film on the sidewall of the slit 141 so as to cover the blocking insulating film 145 and of the slit 141 exposed by the sidewall insulating film. And filling the central region with a conductive material.

콘택홀들(161A, 161B)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 상부 절연막의 수평부(133P2)를 식각함으로써 형성될 수 있다.The contact holes 161A and 161B may be formed by etching the horizontal portion 133P2 of the upper insulating layer using a photolithography process.

도 12a에 도시된 바와 같이, 콘택홀들(161A)의 중심축들이 채널구조들(129)의 중심축들에 각각 일치된 경우, 캡핑패턴(127)이 그에 대응하는 콘택홀(161A)에 의해 노출될 수 있다. 이 때, 캡핑패턴(127)이 식각정지막 역할을 할 수 있다.12A, when the central axes of the contact holes 161A coincide with the central axes of the channel structures 129, the capping pattern 127 is caused by the corresponding contact hole 161A. Can be exposed. At this time, the capping pattern 127 may serve as an etch stop layer.

도 12b에 도시된 바와 같이, 콘택홀들(161B)이 채널구조들(129)의 일측에 치우쳐 배치된 경우, 캡핑패턴(127) 뿐 아니라, 반도체막(123)의 측벽이 그에 대응하는 콘택홀(161B)에 의해 노출될 수 있다. 이 때, 캡핑패턴(127) 및 식각정지패턴들(111P1)이 식각정지막 역할을 할 수 있다.12B, when the contact holes 161B are disposed on one side of the channel structures 129, the capping pattern 127 as well as the sidewalls of the semiconductor film 123 correspond to the contact holes. (161B). At this time, the capping pattern 127 and the etch stop patterns 111P1 may serve as an etch stop film.

비교예로서, 식각정지패턴들(111P1)이 형성되지 않은 경우, 제1 상부 절연막(133)을 관통하는 콘택홀들(161B)을 형성하는 동안 게이트 적층체(GST)가 노출될 수 있다. 이 경우, 라인패턴들(151P)과 콘택홀들(161B) 내부에 배치될 콘택 플러그들 간의 절연거리가 확보되지 못하는 펀치불량이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 게이트 적층체(GST)보다 돌출되는 채널구조들(129) 각각의 상단 길이를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 도 8를 참조하여 상술한 홀들 내부의 코어절연막(125)의 일부를 제거하는 단계에서 코어절연막(125)의 식각량을 홀들마다 균일하게 제어하기 어려울 수 있다. 이 경우, 홀들마다 캡핑패턴(127)을 균일하게 형성하기 어려우므로 반도체 장치의 동작특성이 열화될 수 있다.As a comparative example, when the etch stop patterns 111P1 are not formed, the gate stack GST may be exposed while forming the contact holes 161B passing through the first upper insulating layer 133. In this case, a punch failure may occur in which the insulation distance between the line patterns 151P and the contact plugs to be disposed inside the contact holes 161B is not secured. To prevent this, the upper length of each of the channel structures 129 protruding from the gate stack GST may be increased. In this case, it may be difficult to uniformly control the etch amount of the core insulating layer 125 for each hole in the step of removing a portion of the core insulating layer 125 inside the holes described above with reference to FIG. 8. In this case, since it is difficult to uniformly form the capping pattern 127 for each hole, the operating characteristics of the semiconductor device may deteriorate.

본 발명의 실시 예는 게이트 적층체(GST)보다 돌출된 채널구조들(129) 각각의 상단 높이를 과도하게 증가시키지 않더라도, 콘택홀들(161B)을 형성하는 동안 식각정지패턴들(111P1)을 식각정지막으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예는 콘택홀들(161B)에 의해 게이트 적층체(GST)가 노출되는 현상을 방지하고, 펀치불량을 방지할 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 반도체 장치의 제조공정의 안정성을 높일 수 있고, 반도체 장치의 동작특성을 향상시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, even if the upper height of each of the channel structures 129 protruding from the gate stack GST is not excessively increased, the etch stop patterns 111P1 are formed during the formation of the contact holes 161B. Can be used as an etch stop. Accordingly, the embodiment of the present invention can prevent the phenomenon that the gate stacked body GST is exposed by the contact holes 161B, and can prevent punch defects. Thus, the embodiment of the present invention can increase the stability of the manufacturing process of the semiconductor device, and improve the operating characteristics of the semiconductor device.

이어서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 콘택홀들(161A, 161B)을 도전물로 채워서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 콘택플러그들(CT)을 형성할 수 있다.Subsequently, the contact holes 161A and 161B illustrated in FIGS. 12A and 12B may be filled with a conductive material to form contact plugs CT illustrated in FIGS. 5A and 5B.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.13 is a block diagram showing the configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(1100)은 메모리 소자(1120)와 메모리 컨트롤러(1110)를 포함한다.Referring to FIG. 13, a memory system 1100 according to an embodiment of the present invention includes a memory element 1120 and a memory controller 1110.

메모리 소자(1120)는 복수의 플래시 메모리 칩들로 구성된 멀티-칩 패키지일 수 있다. 메모리 소자(1120)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 구조들 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다.The memory device 1120 may be a multi-chip package composed of a plurality of flash memory chips. The memory element 1120 may include a semiconductor memory device including at least one of the structures shown in FIGS. 5A and 5B.

메모리 컨트롤러(1110)는 메모리 소자(1120)를 제어하도록 구성되며, SRAM(Static Random Access Memory)(1111), CPU(1112), 호스트 인터페이스(1113), ECC(Error Correction Code)(1114), 메모리 인터페이스(1115)를 포함할 수 있다. SRAM(1111)은 CPU(1112)의 동작 메모리로 사용되고, CPU(1112)는 메모리 컨트롤러(1110)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행하고, 호스트 인터페이스(1113)는 메모리 시스템(1100)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 또한, ECC(1114)는 메모리 소자(1120)로부터 리드된 데이터에 포함된 에러를 검출 및 정정하고, 메모리 인터페이스(1115)는 메모리 소자(1120)와의 인터페이싱을 수행한다. 이 밖에도 메모리 컨트롤러(1110)는 호스트와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 ROM(Read Only Memory) 등을 더 포함할 수 있다.The memory controller 1110 is configured to control the memory element 1120, static random access memory (SRAM) 1111, CPU 1112, host interface 1113, error correction code (ECC) 1114, memory Interface 1115. The SRAM 1111 is used as the operation memory of the CPU 1112, the CPU 1112 performs various control operations for data exchange of the memory controller 1110, and the host interface 1113 connects with the memory system 1100 The host has a data exchange protocol. In addition, the ECC 1114 detects and corrects errors included in data read from the memory element 1120, and the memory interface 1115 interfaces with the memory element 1120. In addition, the memory controller 1110 may further include a read only memory (ROM) for storing code data for interfacing with the host.

상술한 메모리 시스템(1100)은 메모리 소자(1120)와 메모리 컨트롤러(1110)가 결합된 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Disk)일 수 있다. 예를 들어, 메모리 시스템(1100)이 SSD인 경우, 메모리 컨트롤러(1110)는 USB(Universal Serial Bus), MMC(MultiMedia Card), PCI-E(Peripheral Component Interconnection-Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer Small Interface), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 외부(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다.The above-described memory system 1100 may be a memory card or a solid state disk (SSD) in which the memory element 1120 and the memory controller 1110 are combined. For example, when the memory system 1100 is an SSD, the memory controller 1110 is a Universal Serial Bus (USB), MultiMedia Card (MMC), Peripheral Component Interconnection-Express (PCI-E), Serial Advanced Technology Attachment (SATA) ), External (e.g., host) through one of various interface protocols such as Parallel Advanced Technology Attachment (PATA), Small Computer Small Interface (SCSI), Enhanced Small Disk Interface (ESDI), Integrated Drive Electronics (IDE), etc. Can communicate with.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.14 is a block diagram showing the configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1200)은 시스템 버스(1260)에 전기적으로 연결된 CPU(1220), RAM(Random Access Memory: 1230), 유저 인터페이스(1240), 모뎀(1250), 메모리 시스템(1210)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1200)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(1200)에 동작 전압을 공급하기 위한 베터리가 더 포함될 수 있으며, 응용 칩셋, 카메라 이미지 프로세서(CIS), 모바일 디렘 등이 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 14, the computing system 1200 according to an embodiment of the present invention includes a CPU 1220 electrically connected to the system bus 1260, a random access memory (RAM) 1230, a user interface 1240, a modem ( 1250), a memory system 1210. In addition, when the computing system 1200 is a mobile device, a battery for supplying an operating voltage to the computing system 1200 may be further included, and an application chipset, a camera image processor (CIS), and a mobile DRAM may be further included. .

상술한 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 설명하고 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다The above-described embodiments are merely intended to easily describe the technical spirit of the present invention and provide specific examples, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 이해되는 의미를 가지고 있다. 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have meanings generally understood in the technical field to which the present invention pertains. It is not to be construed in an ideal or excessively formal sense, unless explicitly defined in the present invention.

ES, 111P1: 식각정지패턴 ILD: 층간절연막
CP1 내지 CPn: 도전패턴 GST: 게이트 적층체
CH, 129: 채널구조 DP: 오목부
UD, 133: 상부 절연막 CT: 콘택플러그
P1, 133P1: 수직부 P2, 133P2: 수평부
BI1, BI2, 145: 블로킹 절연막 VS, 155: 수직구조
101: 제1 물질막 103: 제2 물질막
111: 식각정지막 ST: 예비 적층체
SI, 141: 슬릿 151P: 라인패턴
131: 트렌치 143: 개구영역
151: 도전막 UC: 언더컷 영역
ES, 111P1: etch stop pattern ILD: interlayer insulating film
CP1 to CPn: Conductive pattern GST: Gate laminate
CH, 129: Channel structure DP: Concave
UD, 133: upper insulating film CT: contact plug
P1, 133P1: vertical part P2, 133P2: horizontal part
BI1, BI2, 145: blocking insulating film VS, 155: vertical structure
101: first material layer 103: second material layer
111: etch stop film ST: preliminary laminate
SI, 141: Slit 151P: Line pattern
131: trench 143: opening area
151: conductive film UC: undercut area

Claims (20)

식각정지패턴;
상기 식각정지패턴 아래에 교대로 적층된 층간 절연막들 및 도전패턴들을 포함하는 게이트 적층체;
상기 식각정지패턴 및 상기 게이트 적층체를 관통하는 채널구조들;
상기 식각정지패턴의 상면 및 상기 식각정지패턴의 측벽을 덮도록 연장되고, 오목부(depression)가 형성된 측벽을 갖는 절연막; 및
상기 채널구조들에 각각 연결되도록, 상기 절연막을 관통하는 콘택플러그들을 포함하는 반도체 장치.
Etch stop pattern;
A gate stack including interlayer insulating films and conductive patterns alternately stacked under the etch stop pattern;
Channel structures penetrating the etch stop pattern and the gate stack;
An insulating film extending to cover an upper surface of the etch stop pattern and a side wall of the etch stop pattern, and having a side wall formed with depressions; And
A semiconductor device including contact plugs penetrating the insulating film to be connected to the channel structures, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 절연막의 오목부는 상기 식각정지패턴을 관통하는 상기 채널구조들 각각의 상단에 중첩된 반도체 장치.
According to claim 1,
The concave portion of the insulating layer is a semiconductor device superimposed on each of the channel structures passing through the etch stop pattern.
제 1 항에 있어서,
상기 절연막은,
상기 식각정지패턴의 상기 측벽 상에 배치된 수직부; 및
상기 수직부로부터 상기 식각정지패턴의 상기 상면을 덮도록 연장된 수평부를 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The insulating film,
A vertical portion disposed on the sidewall of the etch stop pattern; And
And a horizontal portion extending from the vertical portion to cover the upper surface of the etch stop pattern.
제 3 항에 있어서,
상기 수평부는 상기 층간 절연막들 및 상기 도전패턴들의 적층방향에 교차되는 측면방향을 향하여 상기 수직부보다 돌출되고,
상기 게이트 적층체는 상기 측면방향을 향하여 상기 수직부보다 돌출된 반도체 장치.
The method of claim 3,
The horizontal portion protrudes from the vertical portion toward a lateral direction intersecting the stacking direction of the interlayer insulating films and the conductive patterns,
The gate stack is a semiconductor device protruding from the vertical portion toward the lateral direction.
제 4 항에 있어서,
상기 절연막의 상기 오목부는 상기 수직부의 측면에 형성된 반도체 장치.
The method of claim 4,
The recessed portion of the insulating film is a semiconductor device formed on the side of the vertical portion.
제 4 항에 있어서,
상기 수직부보다 돌출된 상기 수평부의 표면 및 상기 수직부의 측면을 덮도록 연장된 블로킹 절연막을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 4,
And a blocking insulating layer extending to cover a surface of the horizontal portion protruding from the vertical portion and a side surface of the vertical portion.
제 6 항에 있어서,
상기 블로킹 절연막은
상기 도전패턴들과 상기 층간 절연막들 사이의 계면들 각각을 따라 연장되고,
상기 채널구조들을 향하는 상기 도전패턴들의 측벽들 각각을 덮도록 연장되는 반도체 장치.
The method of claim 6,
The blocking insulating film
Extending along each of the interfaces between the conductive patterns and the interlayer insulating films,
A semiconductor device extending to cover each sidewall of the conductive patterns facing the channel structures.
제 1 항에 있어서,
상기 식각정지패턴은 상기 절연막과 다른 식각률을 갖는 물질을 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The etch stop pattern includes a semiconductor device having a different etch rate from the insulating film.
제 1 항에 있어서,
상기 식각정지패턴은 질화물을 포함하고, 상기 절연막은 산화물을 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The etch stop pattern includes a nitride, and the insulating film includes an oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 게이트 적층체의 측벽 및 상기 절연막의 상기 측벽을 덮도록 연장되고, 상기 오목부를 향해 돌출된 돌출부를 포함하는 수직구조를 더 포함하는 반도체 장치.
According to claim 1,
The semiconductor device further includes a vertical structure extending to cover the sidewall of the gate stack and the sidewall of the insulating layer, and including a protrusion protruding toward the recess.
교대로 적층된 제1 물질막들 및 제2 물질막들을 포함하는 적층체를 형성하는 단계;
상기 적층체 상에 식각정지막을 형성하는 단계;
상기 식각정지막을 관통하는 수직부들을 포함하는 절연막을 형성하는 단계;
서로 이웃한 상기 수직부들 사이의 상기 식각정지막을 관통하고, 상기 적층체를 관통하도록 연장된 슬릿을 형성하는 단계; 및
상기 슬릿을 통해 제2 물질막들을 라인패턴들로 교체하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
Forming a stack including alternately stacked first material films and second material films;
Forming an etch stop film on the laminate;
Forming an insulating film including vertical portions penetrating the etch stop film;
Forming a slit extending through the etch stop layer between the adjacent vertical portions and extending through the stack; And
And replacing the second material layers with line patterns through the slits.
제 11 항에 있어서,
상기 식각정지막은 상기 절연막과 다른 식각률을 갖는 물질을 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
The etch stop film is a method of manufacturing a semiconductor device including a material having a different etch rate from the insulating film.
제 11 항에 있어서,
상기 식각정지막은 질화물을 포함하고, 상기 절연막은 산화물을 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
The etch stop film includes a nitride, and the insulating film includes a semiconductor device.
제 11 항에 있어서,
상기 식각정지막과 상기 제2 물질막들은 서로 동일한 물질을 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the etch stop layer and the second material layers include the same material.
제 11 항에 있어서,
상기 절연막을 형성하는 단계는,
상기 식각정지막을 관통하는 트렌치들을 형성하는 단계; 및
상기 수직부들이 상기 트렌치들을 채우도록 상기 식각정지막 상에 상기 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
Forming the insulating film,
Forming trenches penetrating the etch stop layer; And
And forming the insulating layer on the etch stop layer so that the vertical portions fill the trenches.
제 11 항에 있어서,
상기 제2 물질막들을 상기 라인패턴들로 교체하는 단계는,
상기 제1 물질막들 및 제2 물질막들의 적층방향으로 서로 이웃한 상기 제1 물질막들 사이에 개구영역들이 정의되도록, 상기 슬릿을 통해 상기 제2 물질막들을 제거하는 단계;
상기 개구영역들 각각의 표면 상에 블로킹 절연막을 형성하는 단계;
상기 개구영역들을 채우고 상기 블로킹 절연막 상에 배치된 도전막을 형성하는 단계; 및
상기 도전막을 식각하여 서로 분리된 상기 라인패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
The step of replacing the second material layers with the line patterns may include:
Removing the second material layers through the slit such that opening regions are defined between the first material layers adjacent to each other in a stacking direction of the first material layers and the second material layers;
Forming a blocking insulating film on each surface of the opening regions;
Filling the opening regions and forming a conductive layer disposed on the blocking insulating layer; And
And forming the line patterns separated from each other by etching the conductive layer.
제 16 항에 있어서,
상기 제2 물질막들을 제거하는 동안, 상기 슬릿과 상기 수직부들 사이에 배치된 상기 식각정지막의 일부가 제거되어, 상기 수직부들을 노출하는 언더컷 영역이 정의되는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 16,
During the removal of the second material layers, a part of the etch stop layer disposed between the slit and the vertical portions is removed, so that an undercut region exposing the vertical portions is defined.
제 17 항에 있어서,
상기 블로킹 절연막은 상기 제1 물질막들 각각의 상기 슬릿을 향하는 측벽 및 상기 언더컷 영역의 표면을 덮도록 연장되는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 17,
The blocking insulating film is a method of manufacturing a semiconductor device that extends to cover a sidewall facing the slit of each of the first material films and a surface of the undercut region.
제 11 항에 있어서,
상기 식각정지막 및 상기 적층체를 관통하는 채널구조들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 절연막은 상기 채널구조들을 덮도록 상기 식각정지막 상에 배치된 수평부를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 11,
And forming channel structures penetrating the etch stop layer and the laminate,
The insulating film further comprises a horizontal portion disposed on the etch stop layer to cover the channel structures.
제 19 항에 있어서,
상기 채널구조들에 각각 연결되도록, 상기 절연막을 관통하는 콘택플러그들을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법.
The method of claim 19,
And forming contact plugs penetrating the insulating film to be connected to the channel structures, respectively.
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